Štruktúra baktérií je dobre študovaná pomocou elektrónovej mikroskopie celých buniek a ich ultratenkých rezov, ako aj inými metódami. Bakteriálna bunka je obklopená membránou pozostávajúcou z bunkovej steny a cytoplazmatickej membrány. Pod obalom je protoplazma, pozostávajúca z cytoplazmy s inklúziami a dedičného aparátu - analóg jadra, nazývaného nukleoid (obr. 2.2). Existujú ďalšie štruktúry: kapsula, mikrokapsula, hlien, bičík, pili. Niektoré baktérie za nepriaznivých podmienok sú schopné vytvárať spóry.

Ryža. 2.2.Štruktúra bakteriálnej bunky: 1 - kapsula; 2 - bunková stena; 3 - cytoplazmatická membrána; 4 - mezozómy; 5 - nukleoid; 6 - plazmid; 7 - ribozómy; 8 - inklúzie; 9 - bičík; 10 - pili (klky)

bunková stena- silná, elastická štruktúra, ktorá dáva baktériám určitý tvar a spolu s pod ňou ležiacou cytoplazmatickou membránou obmedzuje vysoký osmotický tlak v bakteriálnej bunke. Podieľa sa na procese bunkového delenia a transportu metabolitov, má receptory pre bakteriofágy, bakteriocíny a rôzne látky. Najhrubšia bunková stena u grampozitívnych baktérií (obr. 2.3). Takže ak je hrúbka bunkovej steny gramnegatívnych baktérií asi 15-20 nm, potom v grampozitívnych baktériách môže dosiahnuť 50 nm alebo viac.

Bunková stena baktérií sa skladá z peptidoglykán. Peptidoglykán je polymér. Predstavujú ho paralelné polysacharidové glykánové reťazce, pozostávajúce z opakujúcich sa zvyškov N-acetylglukózamínu a kyseliny N-acetylmurámovej spojených glykozidickou väzbou. Táto väzba je narušená lyzozýmom, čo je acetylmuramidáza.

Tetrapeptid je naviazaný na kyselinu N-acetylmuramovú kovalentnými väzbami. Tetrapeptid pozostáva z L-alanínu, ktorý je spojený s kyselinou N-acetylmuramovou; D-glutamín, ktorý je v grampozitívnych baktériách spojený s L-lyzínom a v grampozitívnych baktériách

Ryža. 2.3. Schéma architektonika bakteriálnej bunkovej steny

baktérie - s kyselinou diaminopimelovou (DAP), ktorá je prekurzorom lyzínu v procese bakteriálnej biosyntézy aminokyselín a je jedinečnou zlúčeninou, ktorá sa nachádza iba v baktériách; 4. aminokyselinou je D-alanín (obr. 2.4).

Bunková stena grampozitívnych baktérií obsahuje malé množstvo polysacharidov, lipidov a bielkovín. Hlavnou zložkou bunkovej steny týchto baktérií je viacvrstvový peptidoglykán (mureín, mukopeptid), ktorý tvorí 40 – 90 % hmoty bunkovej steny. Tetrapeptidy rôznych vrstiev peptidoglykánu v grampozitívnych baktériách sú navzájom spojené polypeptidovými reťazcami s 5 glycínovými (pentaglycínovými) zvyškami, čo dáva peptidoglykánu tuhú geometrickú štruktúru (obr. 2.4, b). Kovalentne viazaný na peptidoglykán bunkovej steny grampozitívnych baktérií teichoové kyseliny(z gréčtiny. techhos- stena), ktorej molekuly sú reťazce 8-50 zvyškov glycerolu a ribitolu spojené fosfátovými mostíkmi. Tvar a sila baktérií je daná tuhou vláknitou štruktúrou viacvrstvy, so zosieťovanými peptidovými priečnymi väzbami peptidoglykánu.

Ryža. 2.4.Štruktúra peptidoglykánu: a - Gram-negatívne baktérie; b - grampozitívne baktérie

Schopnosť grampozitívnych baktérií zadržiavať genciánovú violeť v kombinácii s jódom (modrofialová farba baktérií) počas Gramovho farbenia je spojená s vlastnosťou viacvrstvového peptidoglykánu interagovať s farbivom. Okrem toho následné ošetrenie náteru baktérií alkoholom spôsobuje zúženie pórov v peptidoglykáne a tým zadržiava farbivo v bunkovej stene.

Gramnegatívne baktérie po pôsobení alkoholu strácajú farbivo, čo je spôsobené menším množstvom peptidoglykánu (5-10% hmoty bunkovej steny); alkoholom sa zafarbia a po ošetrení fuchsínom alebo safranínom sčervenajú. Je to spôsobené štrukturálnymi vlastnosťami bunkovej steny. Peptidoglykán v bunkovej stene gramnegatívnych baktérií je zastúpený 1-2 vrstvami. Tetrapeptidy vrstiev sú vzájomne prepojené priamou peptidovou väzbou medzi aminoskupinou DAP jedného tetrapeptidu a karboxylovou skupinou D-alanínu tetrapeptidu inej vrstvy (obr. 2.4, a). Mimo peptidoglykánu je vrstva lipoproteín, viazaný na peptidoglykán prostredníctvom DAP. Po ňom nasleduje vonkajšia membrána bunková stena.

vonkajšia membrána je mozaiková štruktúra reprezentovaná lipopolysacharidmi (LPS), fosfolipidmi a proteínmi. Jeho vnútornú vrstvu predstavujú fosfolipidy a vo vonkajšej vrstve sa nachádza LPS (obr. 2.5). Vonkajšia pamäť teda

Ryža. 2.5.Štruktúra lipopolysacharidu

brána je asymetrická. LPS vonkajšej membrány pozostáva z troch fragmentov:

Lipid A - konzervatívna štruktúra, takmer rovnaká u gramnegatívnych baktérií. Lipid A pozostáva z fosforylovaných glukozamínových disacharidových jednotiek, ku ktorým sú pripojené dlhé reťazce mastných kyselín (pozri obrázok 2.5);

Jadro alebo tyč kravskej časti (z lat. jadro- jadro), relatívne konzervatívna oligosacharidová štruktúra;

Vysoko variabilný O-špecifický polysacharidový reťazec vytvorený opakovaním identických oligosacharidových sekvencií.

LPS je ukotvený vo vonkajšej membráne lipidom A, ktorý určuje toxicitu LPS, a preto sa identifikuje s endotoxínom. Zničenie baktérií antibiotikami vedie k uvoľneniu veľkého množstva endotoxínu, ktorý môže u pacienta spôsobiť endotoxický šok. Z lipidu A odchádza jadro alebo hlavná časť LPS. Najkonštantnejšou časťou jadra LPS je kyselina ketodeoxyoktónová. O-špecifický polysacharidový reťazec siahajúci od základnej časti molekuly LPS,

pozostávajúci z opakujúcich sa oligosacharidových jednotiek, určuje séroskupinu, sérovar (typ baktérie detekovaný pomocou imunitného séra) určitého kmeňa baktérií. Pojem LPS je teda spojený s predstavami o O-antigéne, podľa ktorého sa dajú rozlíšiť baktérie. Genetické zmeny môžu viesť k defektom, skráteniu bakteriálneho LPS a v dôsledku toho k vzniku hrubých kolónií R-foriem, ktoré strácajú svoju špecifickosť pre O-antigén.

Nie všetky gramnegatívne baktérie majú kompletný O-špecifický polysacharidový reťazec pozostávajúci z opakujúcich sa oligosacharidových jednotiek. Najmä baktérie rodu Neisseria majú krátky glykolipid nazývaný lipooligosacharid (LOS). Je porovnateľná s R-formou, ktorá stratila O-antigénnu špecificitu, pozorovanú u mutantných drsných kmeňov. E. coli.Štruktúra VOC sa podobá štruktúre glykosfingolipidu ľudskej cytoplazmatickej membrány, takže VOC napodobňuje mikrób, čo mu umožňuje vyhnúť sa imunitnej odpovedi hostiteľa.

Proteíny matrice vonkajšej membrány ňou prenikajú tak, že molekuly bielkovín, tzv poriny, ohraničujú hydrofilné póry, ktorými prechádza voda a malé hydrofilné molekuly s relatívnou hmotnosťou do 700 D.

Medzi vonkajšou a cytoplazmatickou membránou je periplazmatický priestor, alebo periplazmy obsahujúce enzýmy (proteázy, lipázy, fosfatázy, nukleázy, β-laktamázy), ako aj zložky transportných systémov.

V prípade narušenia syntézy bakteriálnej bunkovej steny pod vplyvom lyzozýmu, penicilínu, ochranných faktorov tela a iných zlúčenín sa vytvárajú bunky so zmeneným (často guľovitým) tvarom: protoplasty- baktérie úplne bez bunkovej steny; sféroplasty Baktérie s čiastočne zachovanou bunkovou stenou. Po odstránení inhibítora bunkovej steny môžu takto zmenené baktérie zvrátiť, t.j. získať plnohodnotnú bunkovú stenu a vrátiť jej pôvodný tvar.

Baktérie sféroidného alebo protoplastového typu, ktoré vplyvom antibiotík alebo iných faktorov stratili schopnosť syntetizovať peptidoglykán a sú schopné sa množiť, sú tzv. v tvare písmena L(z názvu Inštitútu D. Listera, kde najprv

ste študovaný). L-formy môžu tiež vzniknúť ako dôsledok mutácií. Sú to osmoticky citlivé, guľovité bunky v tvare banky rôznych veľkostí, vrátane tých, ktoré prechádzajú cez bakteriálne filtre. Niektoré L-formy (nestabilné), keď sa odstráni faktor, ktorý viedol k zmenám v baktériách, sa môžu zvrátiť a vrátiť sa k pôvodnej bakteriálnej bunke. L-formy môžu tvoriť mnohé patogény infekčných chorôb.

cytoplazmatická membrána pod elektrónovou mikroskopiou ultratenkých rezov ide o trojvrstvovú membránu (2 tmavé vrstvy s hrúbkou 2,5 nm sú oddelené svetlou - strednou). Štruktúrou je podobná plazmoleme živočíšnych buniek a pozostáva z dvojitej vrstvy lipidov, najmä fosfolipidov, so zabudovanými povrchovými a integrálnymi proteínmi, ktoré akoby prenikali cez membránovú štruktúru. Niektoré z nich sú permeázy, ktoré sa podieľajú na transporte látok. Na rozdiel od eukaryotických buniek sa v cytoplazmatickej membráne bakteriálnej bunky nenachádzajú žiadne steroly (s výnimkou mykoplazmy).

Cytoplazmatická membrána je dynamická štruktúra s mobilnými komponentmi, preto je prezentovaná ako pohyblivá tekutá štruktúra. Obklopuje vonkajšiu časť cytoplazmy baktérií a podieľa sa na regulácii osmotického tlaku, transporte látok a energetickom metabolizme bunky (vďaka enzýmom elektrónového transportného reťazca, adenozíntrifosfatáze – ATPáze a pod.). Pri nadmernom raste (v porovnaní s rastom bunkovej steny) cytoplazmatická membrána vytvára invagináty - invaginácie v podobe komplexne stočených membránových štruktúr, tzv. mezozómy. Menej zložité skrútené štruktúry sa nazývajú intracytoplazmatické membrány. Úloha mezozómov a intracytoplazmatických membrán nebola úplne objasnená. Dokonca sa predpokladá, že ide o artefakt, ktorý vzniká po príprave (fixácii) preparátu pre elektrónovú mikroskopiu. Napriek tomu sa predpokladá, že deriváty cytoplazmatickej membrány sa podieľajú na delení buniek, poskytujú energiu na syntézu bunkovej steny, podieľajú sa na sekrécii látok, tvorbe spór, t.j. v procesoch s vysokou spotrebou energie. Cytoplazma zaberá väčšinu baktérií

nálna bunka a pozostáva z rozpustných proteínov, ribonukleových kyselín, inklúzií a početných malých granúl - ribozómov zodpovedných za syntézu (transláciu) proteínov.

Ribozómy baktérie majú veľkosť asi 20 nm a sedimentačný koeficient 70S, na rozdiel od 80S ribozómov charakteristických pre eukaryotické bunky. Preto sa niektoré antibiotiká viažu na bakteriálne ribozómy a inhibujú syntézu bakteriálnych proteínov bez ovplyvnenia syntézy proteínov v eukaryotických bunkách. Bakteriálne ribozómy sa môžu disociovať na dve podjednotky: 50S a 30S. rRNA - konzervatívne prvky baktérií ("molekulárne hodiny" evolúcie). 16S rRNA je súčasťou malej podjednotky ribozómov a 23S rRNA je súčasťou veľkej podjednotky ribozómov. Štúdium 16S rRNA je základom génovej systematiky, vďaka čomu je možné posúdiť stupeň príbuznosti organizmov.

V cytoplazme sú rôzne inklúzie vo forme granúl glykogénu, polysacharidov, kyseliny β-hydroxymaslovej a polyfosfátov (volutín). Hromadia sa s nadbytkom živín v prostredí a pôsobia ako rezervné látky pre potreby výživy a energie.

Voljutin má afinitu k zásaditým farbivám a je ľahko detekovateľný pomocou špeciálnych metód farbenia (napríklad podľa Neissera) vo forme metachromatických granúl. Toluidínová modrá alebo metylénová modrá farbí volutínovú červenofialovú a bakteriálnu cytoplazmu modro. Charakteristické usporiadanie volutínových granúl je odhalené u difterického bacilu vo forme intenzívne zafarbených pólov bunky. Metachromatické farbenie volutínu je spojené s vysokým obsahom polymerizovaného anorganického polyfosfátu. Pod elektrónovou mikroskopiou vyzerajú ako elektrónovo husté granuly s veľkosťou 0,1–1 µm.

Nukleoid je ekvivalentom jadra v baktériách. Nachádza sa v centrálnej zóne baktérií vo forme dvojvláknovej DNA, tesne zbalenej ako guľa. Bakteriálny nukleoid na rozdiel od eukaryotov nemá jadrový obal, jadierko a základné proteíny (históny). Väčšina baktérií obsahuje jeden chromozóm, ktorý predstavuje molekula DNA uzavretá v kruhu. Niektoré baktérie však majú dva prstencové chromozómy. (V. cholerae) a lineárne chromozómy (pozri časť 5.1.1). Nukleoid sa deteguje pod svetelným mikroskopom po farbení špecifickou DNA

metódy: podľa Felgena alebo podľa Romanovského-Giemsa. Na vzorcoch elektrónovej difrakcie ultratenkých rezov baktérií má nukleoid formu svetelných zón s fibrilárnymi vláknitými štruktúrami DNA spojenými s určitými oblasťami s cytoplazmatickou membránou alebo mezozómom zapojeným do replikácie chromozómov.

Okrem nukleoidu obsahuje bakteriálna bunka extrachromozomálne faktory dedičnosti – plazmidy (pozri časť 5.1.2), čo sú kovalentne uzavreté kruhy DNA.

Kapsula, mikrokapsula, hlien.kapsula - slizničná štruktúra s hrúbkou viac ako 0,2 um, silne spojená s bakteriálnou bunkovou stenou a má dobre definované vonkajšie hranice. Kapsula je rozlíšiteľná v odtlačkoch od patologického materiálu. V čistých kultúrach baktérií sa kapsula tvorí menej často. Zisťuje sa špeciálnymi metódami farbenia rozmazania podľa Burri-Ginsa, ktoré vytvárajú negatívny kontrast látok kapsuly: atrament vytvára okolo kapsuly tmavé pozadie. Kapsula sa skladá z polysacharidov (exopolysacharidov), niekedy z polypeptidov, napríklad v antraxovom bacili sa skladá z polymérov kyseliny D-glutámovej. Kapsula je hydrofilná, obsahuje veľké množstvo vody. Zabraňuje fagocytóze baktérií. Kapsula je antigénna: protilátky proti kapsule spôsobujú jej zvýšenie (reakcia opuchu kapsuly).

Tvorí sa veľa baktérií mikrokapsula- hlienovitý útvar s hrúbkou menšou ako 0,2 mikrónu, zisťovaný len elektrónovou mikroskopiou.

Na odlíšenie od kapsuly sliz - mukoidné exopolysacharidy, ktoré nemajú jasné vonkajšie hranice. Sliz je rozpustný vo vode.

Mukoidné exopolysacharidy sú charakteristické pre mukoidné kmene Pseudomonas aeruginosa, ktoré sa často nachádzajú v spúte pacientov s cystickou fibrózou. Bakteriálne exopolysacharidy sa podieľajú na adhézii (priľnavosti k substrátom); nazývajú sa aj glykokalyx.

Kapsula a sliz chránia baktérie pred poškodením a vysychaním, keďže sú hydrofilné, dobre viažu vodu a zabraňujú pôsobeniu ochranných faktorov makroorganizmu a bakteriofágov.

Flagella baktérie určujú pohyblivosť bakteriálnej bunky. Bičíky sú tenké vlákna, ktoré preberajú

pochádzajúce z cytoplazmatickej membrány, sú dlhšie ako samotná bunka. Bičíky sú hrubé 12–20 nm a dlhé 3–15 µm. Skladajú sa z troch častí: špirálovitého závitu, háčika a základného tela obsahujúceho tyčinku so špeciálnymi diskami (jeden pár diskov u grampozitívnych a dva páry u gramnegatívnych baktérií). Disky bičíka sú pripojené k cytoplazmatickej membráne a bunkovej stene. Vzniká tak efekt elektromotora s tyčou – rotor, ktorý roztáča bičík. Ako zdroj energie sa využíva rozdiel protónových potenciálov na cytoplazmatickej membráne. Rotačný mechanizmus zabezpečuje protónová ATP syntetáza. Rýchlosť otáčania bičíka môže dosiahnuť 100 otáčok za minútu. Ak má baktéria niekoľko bičíkov, začnú sa synchrónne otáčať, prepletajú sa do jedného zväzku a vytvárajú akýsi druh vrtule.

Bičíky sú tvorené proteínom nazývaným flagelín. (bičík- bičík), čo je antigén - takzvaný H-antigén. Bičíkové podjednotky sú zvinuté.

Počet bičíkov v baktériách rôznych druhov kolíše od jedného (monotrich) u Vibrio cholerae po desať alebo stovky tiahnucich sa pozdĺž obvodu baktérie (peritrich), u Escherichia coli, Proteus atď. Lofotrichy majú na jednom konci zväzok bičíkov bunky. Amphitrichous majú jeden bičík alebo zväzok bičíkov na opačných koncoch bunky.

Bičíky sa zisťujú pomocou elektrónovej mikroskopie prípravkov postriekaných ťažkými kovmi, alebo vo svetelnom mikroskope po spracovaní špeciálnymi metódami založenými na leptaní a adsorpcii rôznych látok, čo vedie k zväčšeniu hrúbky bičíkov (napríklad po postriebrení).

Villi alebo pili (fimbrie)- vláknité útvary, tenšie a kratšie (3-10 nm * 0,3-10 mikrónov) ako bičíky. Pili vystupujú z povrchu bunky a sú zložené z pilínového proteínu. Je známych niekoľko typov píl. Pili všeobecného typu sú zodpovedné za pripojenie k substrátu, výživu a metabolizmus voda-soľ. Sú početné - niekoľko stoviek na bunku. Sex pili (1-3 na bunku) vytvárajú kontakt medzi bunkami, pričom si medzi sebou prenášajú genetickú informáciu konjugáciou (pozri kapitolu 5). Obzvlášť zaujímavé sú pili typu IV, ktorých konce sú hydrofóbne, v dôsledku čoho sa krútia, tieto pili sa tiež nazývajú kučery. Nachádza-

sú umiestnené na póloch bunky. Tieto pili sa nachádzajú v patogénnych baktériách. Majú antigénne vlastnosti, vytvárajú kontakt medzi baktériou a hostiteľskou bunkou a podieľajú sa na tvorbe biofilmu (pozri kapitolu 3). Mnohé pili sú receptory pre bakteriofágy.

Spory - zvláštna forma pokojových baktérií s grampozitívnym typom štruktúry bunkovej steny. spórotvorné baktérie rodu bacil, v ktorých veľkosť spór nepresahuje priemer bunky, sa nazývajú bacily. Spórotvorné baktérie, u ktorých veľkosť spór presahuje priemer bunky, a preto majú formu vretena, sa nazývajú klostrídie, ako sú baktérie rodu Clostridium(z lat. Clostridium- vreteno). Spóry sú odolné voči kyselinám, preto sa farbia na červeno podľa Aujeszkyho metódy alebo podľa Ziehl-Nelsenovej metódy a vegetatívna bunka je modrá.

Sporulácia, tvar a umiestnenie spór v bunke (vegetatívne) sú druhovou vlastnosťou baktérií, ktorá umožňuje ich odlíšenie od seba. Tvar výtrusov je oválny a guľovitý, umiestnenie v bunke je terminálne, t.j. na konci tyčinky (u pôvodcu tetanu), subterminálnej - bližšie ku koncu tyčinky (u patogénov botulizmu, plynatej gangrény) a centrálnej (u antraxových bacilov).

Proces sporulácie (sporulácie) prechádza sériou etáp, počas ktorých dochádza k oddeleniu časti cytoplazmy a chromozómu bakteriálnej vegetatívnej bunky, obklopenej rastúcou cytoplazmatickou membránou a vytvára sa prospora.

Protoplast prospór obsahuje nukleoid, systém syntetizujúci proteíny a systém produkujúci energiu na báze glykolýzy. Cytochrómy chýbajú dokonca aj v aeróboch. Neobsahuje ATP, energia na klíčenie je uložená vo forme 3-glycerolfosfátu.

Prospora je obklopená dvoma cytoplazmatickými membránami. Vrstva, ktorá obklopuje vnútornú membránu spóry, sa nazýva stena spór, pozostáva z peptidoglykánu a je hlavným zdrojom bunkovej steny počas klíčenia spór.

Medzi vonkajšou membránou a stenou spór sa vytvorí hrubá vrstva pozostávajúca z peptidoglykánu, ktorý má veľa priečnych väzieb, - kôra.

Mimo vonkajšej cytoplazmatickej membrány sa nachádza škrupina spór, pozostávajúce z proteínov podobných keratínu,

obsahujúce mnohopočetné intramolekulárne disulfidové väzby. Táto škrupina poskytuje odolnosť voči chemickým látkam. Spóry niektorých baktérií majú ďalší obal - exosporium lipoproteínovej povahy. Tak sa vytvorí viacvrstvová slabo priepustná škrupina.

Sporulácia je sprevádzaná intenzívnou konzumáciou prosporou a potom vznikajúcou škrupinou spór kyseliny dipikolínovej a vápenatých iónov. Spóra získava tepelnú odolnosť, ktorá je spojená s prítomnosťou dipikolinátu vápenatého v nej.

Spóra môže pretrvávať dlhú dobu v dôsledku prítomnosti viacvrstvovej škrupiny, dipikolinátu vápenatého, nízkeho obsahu vody a pomalých metabolických procesov. V pôde môžu napríklad patogény antraxu a tetanu pretrvávať desiatky rokov.

Za priaznivých podmienok spóry klíčia v troch po sebe nasledujúcich fázach: aktivácia, iniciácia, rast. V tomto prípade sa z jednej spóry vytvorí jedna baktéria. Aktivácia je pripravenosť na klíčenie. Pri teplote 60-80 °C sa spóra aktivuje na klíčenie. Iniciácia klíčenia trvá niekoľko minút. Rastové štádium je charakterizované rýchlym rastom, sprevádzaným deštrukciou škrupiny a uvoľnením sadenice.

Čas čítania: 6 min

Moderná veda urobila v posledných storočiach fantastický pokrok. Niektoré záhady však stále vzrušujú mysle významných vedcov.

Dnes sa nenašla odpoveď na naliehavú otázku - koľko odrôd baktérií existuje na našej obrovskej planéte?

Baktéria- organizmus s jedinečnou vnútornou organizáciou, ktorý sa vyznačuje všetkými procesmi charakteristickými pre živé organizmy. Bakteriálna bunka má mnoho úžasných vlastností, z ktorých jedna je rôznorodosť tvarov.

Bakteriálna bunka môže byť guľovitá, tyčinkovitá, kubická alebo hviezdicovitá. Okrem toho sú baktérie mierne ohnuté alebo vytvárajú rôzne kučery.

Tvar bunky zohráva dôležitú úlohu pri správnom fungovaní mikroorganizmu, pretože môže ovplyvniť schopnosť baktérie prichytiť sa na iné povrchy, získať potrebné látky a pohybovať sa.

Minimálna veľkosť buniek je zvyčajne 0,5 µm, avšak vo výnimočných prípadoch môže veľkosť baktérie dosiahnuť 5,0 µm.

Štruktúra bunky akejkoľvek baktérie je prísne usporiadaná. Jeho štruktúra sa výrazne líši od štruktúry iných buniek, ako sú rastliny a zvieratá. Bunky všetkých typov baktérií nemajú také prvky ako: diferencované jadro, intracelulárne membrány, mitochondrie, lyzozómy.

Baktérie majú špecifické štruktúrne zložky – trvalé a netrvalé.

Medzi trvalé zložky patria: cytoplazmatická membrána (plazmolema), bunková stena, nukleoid, cytoplazma. Netrvalé štruktúry sú: kapsula, bičíky, plazmidy, pili, klky, fimbrie, spóry.

cytoplazmatická membrána

Každá baktéria je obalená cytoplazmatickou membránou (plazmolemou), ktorá obsahuje 3 vrstvy. Membrána obsahuje globulíny zodpovedné za selektívny transport rôznych látok do bunky.

Plazmatická membrána plní aj tieto dôležité funkcie:

• mechanický- zabezpečuje autonómne fungovanie baktérie a všetkých štruktúrnych prvkov;
• receptor- proteíny nachádzajúce sa v plazmaleme fungujú ako receptory, to znamená, že pomáhajú bunke vnímať rôzne signály;
• energie Niektoré proteíny sú zodpovedné za funkciu prenosu energie.

Porušenie fungovania plazmatickej membrány vedie k tomu, že baktéria skolabuje a zomrie.

bunková stena

Štrukturálnym komponentom, ktorý je vlastný iba bakteriálnym bunkám, je bunková stena. Ide o tuhú priepustnú membránu, ktorá pôsobí ako dôležitá súčasť štrukturálneho skeletu bunky. Nachádza sa na vonkajšej strane cytoplazmatickej membrány.

Bunková stena plní funkciu ochrany, a navyše dodáva bunke stály tvar. Jeho povrch je pokrytý početnými spórami, ktoré prepúšťajú potrebné látky a odstraňujú z mikroorganizmu produkty rozkladu.

Ďalšou funkciou steny je ochrana vnútorných komponentov pred osmotickými a mechanickými vplyvmi. Zohráva nezastupiteľnú úlohu pri riadení bunkového delenia a distribúcie dedičných znakov v nej. Obsahuje peptidoglykán, ktorý bunke dodáva cenné imunobiologické vlastnosti.

Hrúbka bunkovej steny sa pohybuje od 0,01 do 0,04 um. S vekom rastú baktérie a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje množstvo materiálu, z ktorého je postavená.

Nukleoid

Nukleoid je prokaryot, ktorý uchováva všetky dedičné informácie bakteriálnej bunky. Nukleoid sa nachádza v centrálnej časti baktérie. Jeho vlastnosti sú ekvivalentné jadru.

Nukleoid je jedna molekula DNA uzavretá v kruhu. Dĺžka molekuly je 1 mm a množstvo informácií je asi 1000 prvkov.

Nukleoid je hlavným nositeľom materiálu o vlastnostiach baktérie a hlavným faktorom prenosu týchto vlastností na potomstvo. Nukleoid v bakteriálnych bunkách nemá jadro, membránu ani zásadité proteíny.

Cytoplazma

Cytoplazma- vodný roztok obsahujúci tieto zložky: minerálne zlúčeniny, živiny, bielkoviny, sacharidy a lipidy. Pomer týchto látok závisí od veku a typu baktérií.

Cytoplazma obsahuje rôzne štruktúrne zložky: ribozómy, granule a mezozómy.

• Ribozómy sú zodpovedné za syntézu bielkovín. Ich chemické zloženie zahŕňa molekuly RNA a proteín.
• Mezozómy sa podieľajú na tvorbe spór a reprodukcii buniek. Môže byť vo forme bubliny, slučky, tubulu.
• Granule slúžia ako dodatočný zdroj energie pre bakteriálne bunky. Tieto prvky prichádzajú v rôznych formách. Obsahujú polysacharidy, škrob, kvapôčky tuku.

Kapsula

Kapsula Je to slizovitá štruktúra pevne viazaná na bunkovú stenu. Pri skúmaní pod svetelným mikroskopom je možné vidieť, že kapsula obklopuje bunku a jej vonkajšie hranice majú jasne definovaný obrys. V bakteriálnej bunke slúži kapsula ako ochranná bariéra proti fágom (vírusom).

Keď sa podmienky prostredia stanú agresívnymi, baktérie tvoria kapsulu. Kapsula obsahuje vo svojom zložení hlavne polysacharidy a v určitých prípadoch môže obsahovať vlákninu, glykoproteíny, polypeptidy.

Hlavné funkcie kapsuly:

• • adhézia s bunkami v ľudskom tele. Napríklad streptokoky sa lepia na zubnú sklovinu a v spojení s inými mikróbmi vyvolávajú kaz;
  • ochrana pred negatívnymi podmienkami prostredia: toxické látky, mechanické poškodenie, zvýšená hladina kyslíka;
  • účasť na metabolizme vody (ochrana buniek pred vysychaním);
  • vytvorenie ďalšej osmotickej bariéry.

Kapsula tvorí 2 vrstvy:

• vnútorná - časť vrstvy cytoplazmy;
• vonkajší - výsledok vylučovacej funkcie baktérie.

Klasifikácia bola založená na štrukturálnych vlastnostiach kapsúl. Oni sú:

• normálne;
• komplexné kapsuly;
• s priečne pruhovanými vláknami;
• diskontinuálne kapsuly.

Niektoré baktérie tvoria aj mikrokapsulu, čo je hlienovitý útvar. Mikrokapsulu je možné detegovať iba pod elektrónovým mikroskopom, pretože hrúbka tohto prvku je len 0,2 mikrónu alebo ešte menej.

Flagella

Väčšina baktérií má povrchové štruktúry bunky, ktoré zabezpečujú jej pohyblivosť a pohyb – bičíky. Ide o dlhé procesy vo forme ľavotočivej špirály, vybudovanej z bičíka (kontraktilného proteínu).

Hlavnou funkciou bičíkov je, že umožňujú baktériám pohybovať sa v tekutom prostredí pri hľadaní priaznivejších podmienok. Počet bičíkov v jednej bunke sa môže meniť: od jedného po niekoľko bičíkov, bičíkov na celom povrchu bunky alebo len na jednom z jej pólov.

Existuje niekoľko typov baktérií v závislosti od počtu bičíkov v nich:

• Monotrichný- majú len jeden bičík.
• lophotrichous- majú na jednom konci baktérie určitý počet bičíkov.
• amfitrichy- charakterizovaný prítomnosťou bičíkov na polárnych opačných póloch.
• Peritrichi- bičíky sú umiestnené po celom povrchu baktérie, vyznačujú sa pomalým a plynulým pohybom.
• Atrichi- bičíky chýbajú.

Bičíky vykonávajú motorickú aktivitu a robia rotačné pohyby. Ak baktéria nemá bičíky, je stále schopná sa pohybovať, alebo skôr kĺzať pomocou hlienu po povrchu bunky.

Plazmidy

Plazmidy sú malé mobilné molekuly DNA oddelené od faktorov chromozomálnej dedičnosti. Tieto zložky zvyčajne obsahujú genetický materiál, vďaka ktorému je baktéria odolnejšia voči antibiotikám.

Môžu prenášať svoje vlastnosti z jedného mikroorganizmu na druhý. Napriek všetkým svojim vlastnostiam plazmidy nepôsobia ako dôležité prvky pre život bakteriálnej bunky.

Pili, klky, fimbrie

Tieto štruktúry sú lokalizované na povrchoch baktérií. Počítajú od dvoch jednotiek po niekoľko tisíc na bunku. Tak bakteriálna pohyblivá bunka, ako aj nehybná bunka majú tieto štruktúrne prvky, pretože nemajú žiadny vplyv na schopnosť pohybu.

Kvantitatívne dosahuje pili niekoľko stoviek na baktériu. Existujú pili, ktoré sú zodpovedné za výživu, metabolizmus voda-soľ, ako aj konjugačné (sex) pili.

Klky sa vyznačujú dutým valcovitým tvarom. Cez tieto štruktúry vstupujú vírusy do baktérie.

Klky nie sú považované za základné zložky baktérie, pretože aj bez nich je možné úspešne dokončiť proces delenia a rastu.

Fimbria sa spravidla nachádzajú na jednom konci bunky. Tieto štruktúry umožňujú fixáciu mikroorganizmu v tkanivách tela. Niektoré fimbrie majú špeciálne proteíny, ktoré sú v kontakte s receptorovými zakončeniami buniek.

Fimbrie sa od bičíkov líšia tým, že sú hrubšie a kratšie a tiež si neuvedomujú funkciu pohybu.

polemiky

Spóry vznikajú pri negatívnej fyzikálnej alebo chemickej manipulácii s baktériou (následkom vysychania alebo nedostatku živín). Majú rôznu veľkosť spór, pretože v rôznych bunkách môžu byť úplne odlišné. Líši sa aj tvar výtrusov – sú oválne alebo guľovité.

Podľa umiestnenia v bunke sa spóry delia na:

• centrálna - ich poloha v samom strede, ako napríklad v antraxe;
• subterminál - nachádza sa na konci palice, dáva tvar palice (v pôvodcovi plynovej gangrény).

V priaznivom prostredí životný cyklus spór zahŕňa tieto fázy:

• prípravná fáza;
• aktivačná fáza;
• iniciačná fáza;
• štádium klíčenia.

Spóry sa vyznačujú osobitnou vitalitou, ktorá sa dosahuje vďaka ich škrupine. Je viacvrstvový a pozostáva hlavne z bielkovín. Zvýšená odolnosť spór voči negatívnym podmienkam a vonkajším vplyvom je zabezpečená práve vďaka bielkovinám.

Štrukturálnymi zložkami bunky sú obal baktérií, ktorý pozostáva z bunkovej steny, cytoplazmatickej membrány a niekedy aj kapsuly; cytoplazma; ribozómy; rôzne cytoplazmatické inklúzie; nukleoid (jadro). Niektoré druhy baktérií majú aj spóry, bičíky, riasinky (pili, fimbrie) (obr. 2).

bunková stena povinná tvorba baktérií väčšiny druhov. Jeho štruktúra závisí od typu a príslušnosti
baktérie do skupín odlíšených Gramovým farbením. Hmotnosť bunkovej steny je asi 20% suchej hmoty celej bunky, hrúbka je od 15 do 80 nm.

Ryža. 3. Schéma stavby bakteriálnej bunky

1 - kapsula; 2 - bunková stena; 3 - cytoplazmatická membrána; 4 - cytoplazma; 5 - mezozómy; 6 - ribozómy; 7 - nukleoid; 8 - intracytoplazmatické membránové formácie; 9 - tukové kvapky; 10 - polysacharidové granuly; 11 - polyfosfátové granuly; 12 - inklúzie síry; 13 - bičíky; 14 - bazálne teleso

Bunková stena má póry až do priemeru 1 nm, ide teda o polopriepustnú membránu, cez ktorú prenikajú živiny a uvoľňujú sa produkty látkovej výmeny.

Tieto látky môžu preniknúť do mikrobiálnej bunky až po predbežnom hydrolytickom štiepení špecifickými enzýmami vylučovanými baktériami do vonkajšieho prostredia.

Chemické zloženie bunkovej steny je heterogénne, ale pre určitý druh baktérií je konštantné, čo sa používa na identifikáciu. V zložení bunkovej steny sa našli dusíkaté zlúčeniny, lipidy, celulóza, polysacharidy, pektínové látky.

Najdôležitejšou chemickou zložkou bunkovej steny je komplexný polysacharidový peptid. Nazýva sa tiež peptidoglykán, glykopeptid, mureín (z lat. Murus - stena).

Murein je štrukturálny polymér zložený z glykánových molekúl tvorených acetylglukózamínom a kyselinou acetylmuramovou. Jeho syntéza sa uskutočňuje v cytoplazme na úrovni cytoplazmatickej membrány.

Peptidoglykán bunkovej steny rôznych typov má špecifické zloženie aminokyselín a v závislosti od toho určitý chemotyp, ktorý sa berie do úvahy pri identifikácii kyseliny mliečnej a iných baktérií.

V bunkovej stene gramnegatívnych baktérií je peptidoglykán zastúpený jednou vrstvou, zatiaľ čo v stene grampozitívnych baktérií tvorí niekoľko vrstiev.

V roku 1884 Gram navrhol metódu farbenia tkaniva, ktorá sa používala na farbenie prokaryotických buniek. Ak sa počas farbenia podľa Grama fixované bunky ošetria alkoholovým roztokom farbiva kryštálovej violeti a potom roztokom jódu, potom tieto látky tvoria stabilný farebný komplex s mureínom.

V homopozitívnych mikroorganizmoch sa zafarbený fialový komplex pod vplyvom etanolu nerozpúšťa, a preto sa neodfarbuje; pri farbení fuchsínom (červené farbivo) zostávajú bunky tmavo fialové.

U gramnegatívnych druhov mikroorganizmov sa genciánová violeť rozpustí v etanole a vymyje sa vodou a pri zafarbení fuchsínom sa bunka sfarbí do červena.

Schopnosť mikroorganizmov farbiť sa analínovými farbivami a podľa Gramovej metódy sa nazýva farbiace vlastnosti . Musia sa študovať v mladých kultúrach (18-24 hodín), pretože niektoré grampozitívne baktérie v starých kultúrach strácajú schopnosť pozitívne sa farbiť pomocou Gramovej metódy.

Význam peptidoglykánu spočíva v tom, že vďaka nemu má bunková stena rigiditu, t.j. elasticita a je ochranným rámom bakteriálnej bunky.

Keď sa peptidoglykán zničí, napríklad pôsobením lyzozýmu, bunková stena stratí svoju tuhosť a zrúti sa. Obsah bunky (cytoplazma) spolu s cytoplazmatickou membránou nadobúda sférický tvar, to znamená, že sa stáva protoplastom (sféroplastom).

Mnohé syntetizujúce a degradujúce enzýmy sú spojené s bunkovou stenou. Komponenty bunkovej steny sú syntetizované v cytoplazmatickej membráne a potom transportované do bunkovej steny.

cytoplazmatická membrána umiestnené pod bunkovou stenou a tesne priliehajúce k jej vnútornému povrchu. Je to polopriepustná membrána obklopujúca cytoplazmu a vnútorný obsah bunky – protoplast. Cytoplazmatická membrána je zosilnená vonkajšia vrstva cytoplazmy.

Cytoplazmatická membrána je hlavnou bariérou medzi cytoplazmou a prostredím, narušenie jej integrity vedie k bunkovej smrti. Skladá sa z bielkovín (50-75%), lipidov (15-45%), v mnohých druhoch - sacharidov (1-19%).

Hlavnou lipidovou zložkou membrány sú fosfo- a glykolipidy.

Cytoplazmatická membrána s pomocou enzýmov v nej lokalizovaných plní rôzne funkcie: syntetizuje membránové lipidy - zložky bunkovej steny; membránové enzýmy - selektívne transportujú cez membránu rôzne organické a anorganické molekuly a ióny, membrána sa podieľa na premene bunkovej energie, ako aj na replikácii chromozómov, na prenose elektrochemickej energie a elektrónov.

Cytoplazmatická membrána teda zabezpečuje selektívny vstup do bunky a odstraňovanie rôznych látok a iónov z nej.

Deriváty cytoplazmatickej membrány sú mezozómy . Sú to guľovité štruktúry, ktoré sa tvoria, keď je membrána skrútená do zvlnenia. Sú umiestnené na oboch stranách - v mieste tvorby bunkovej septa alebo v blízkosti zóny lokalizácie jadrovej DNA.

Mezozómy sú funkčne ekvivalentné mitochondriám v bunkách vyšších organizmov. Podieľajú sa na redoxných reakciách baktérií, hrajú dôležitú úlohu pri syntéze organických látok, pri tvorbe bunkovej steny.

Kapsula je derivát vonkajšej vrstvy bunkového obalu a je to mukózna membrána obklopujúca jednu alebo viac mikrobiálnych buniek. Jeho hrúbka môže dosiahnuť 10 mikrónov, čo je mnohonásobne viac ako hrúbka samotnej baktérie.

Kapsula plní ochrannú funkciu. Chemické zloženie bakteriálnej kapsuly je odlišné. Vo väčšine prípadov pozostáva z komplexných polysacharidov, mukopolysacharidov, niekedy aj polypeptidov.

Zapuzdrenie je zvyčajne druhová vlastnosť. Vzhľad mikrokapsuly však často závisí od podmienok kultivácie baktérií.

Cytoplazma- komplexný koloidný systém s veľkým množstvom vody (80-85%), v ktorom sú rozptýlené bielkoviny, sacharidy, lipidy, ako aj minerálne zlúčeniny a iné látky.

Cytoplazma je obsah bunky obklopený cytoplazmatickou membránou. Je rozdelená na dve funkčné časti.

Jedna časť cytoplazmy je v stave sólu (roztoku), má homogénnu štruktúru a obsahuje súbor rozpustných ribonukleových kyselín, enzýmových proteínov a metabolických produktov.

Druhú časť predstavujú ribozómy, inklúzie rôznej chemickej povahy, genetický aparát a iné intracytoplazmatické štruktúry.

Ribozómy- ide o submikroskopické granuly, čo sú sférické nukleoproteínové častice s priemerom 10 až 20 nm, molekulovou hmotnosťou asi 2-4 milióny.

Ribozómy prokaryotov pozostávajú zo 60 % RNA (ribonukleovej kyseliny), ktorá sa nachádza v strede, a 40 % % proteín, ktorý poťahuje nukleovú kyselinu zvonku.

Cytoplazmatické inklúzie sú produkty metabolizmu, ako aj rezervné produkty, vďaka ktorým bunka žije v podmienkach nedostatku živín.

Genetický materiál prokaryotov pozostáva z dvojvlákna deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) kompaktnej štruktúry, ktorá sa nachádza v centrálnej časti cytoplazmy a nie je od nej oddelená membránou. Bakteriálna DNA sa štruktúrou nelíši od eukaryotickej DNA, ale keďže nie je oddelená od cytoplazmy membránou, genetický materiál je tzv. nukleoid alebo genofor. Jadrové štruktúry majú tvar gule alebo podkovy.

polemiky baktérie sú nečinnou, nereprodukujúcou sa formou. Tvoria sa vo vnútri bunky, sú to okrúhle alebo oválne útvary. Spóry tvoria prevažne grampozitívne baktérie, tyčinkovité s aeróbnym a anaeróbnym typom dýchania v starých kultúrach, ako aj v nepriaznivých podmienkach prostredia (nedostatok živín a vlhkosti, hromadenie produktov metabolizmu v médiu, zmeny pH a kultivačnej teploty , prítomnosť alebo neprítomnosť atmosférického kyslíka atď.) môže prejsť na alternatívny vývojový program, čo vedie k sporom. V tomto prípade sa v bunke vytvorí jedna spóra. To naznačuje, že sporulácia v baktériách je adaptáciou na zachovanie druhu (jedinca) a nie je spôsobom ich rozmnožovania. Proces sporulácie nastáva spravidla vo vonkajšom prostredí do 18-24 hodín.

Zrelá spóra predstavuje približne 0,1 objemu materskej bunky. Spóry v rôznych baktériách sa líšia tvarom, veľkosťou, umiestnením v bunke.

Mikroorganizmy, ktorých priemer spór nepresahuje šírku vegetatívnej bunky, sa nazývajú bacily, baktérie, ktoré majú spóry, ktorých priemer je 1,5-2 krát väčší ako priemer bunky, sa nazývajú klostrídie.

Vo vnútri mikrobiálnej bunky sa spóra môže nachádzať v strede - centrálna poloha, na konci - terminál a medzi stredom a koncom bunky - subterminálna poloha.

Flagella baktérie sú pohybové orgány (orgány pohybu), pomocou ktorých sa baktérie môžu pohybovať rýchlosťou až 50-60 mikrónov/s. Zároveň baktérie po dobu 1 s pokrývajú dĺžku svojho tela 50-100 krát. Dĺžka bičíka presahuje dĺžku baktérií 5-6 krát. Hrúbka bičíka je v priemere 12-30 nm.

Počet bičíkov, ich veľkosť a umiestnenie sú pre určité typy prokaryotov konštantné, a preto sa berú do úvahy pri ich identifikácii.

Podľa počtu a umiestnenia bičíkov sa baktérie delia na monotrichné (monopolárne monotrichné) - bunky s jedným bičíkom na jednom z koncov, lofotrichné (monopolárne polytrichné) - na jednom z koncov sa nachádza zväzok bičíkov, amfitrichné (bipolárne polytrichné) - bičíky sú umiestnené na každom z pólov, peritrichné - bičíky sú umiestnené po celom povrchu bunky (obr. 4) a atrichózne - baktérie bez bičíkov.

Povaha pohybu baktérií závisí od počtu bičíkov, veku, charakteristík kultúry, teploty, prítomnosti rôznych chemikálií a ďalších faktorov. Monotrichous majú najvyššiu pohyblivosť.

Bičíky sa častejšie vyskytujú v tyčinkovitých baktériách; nie sú životne dôležitými bunkovými štruktúrami, pretože existujú nebičíkové varianty pohyblivých baktérií.

Bakteriálna bunka ako celok je usporiadaná celkom jednoducho. Od vonkajšieho prostredia je oddelená cytoplazmatickou membránou a vyplnená cytoplazmou, v ktorej sa nachádza nukleoidná zóna, vrátane kruhovej molekuly DNA, z ktorej môže „visieť“ prepisovaná mRNA, na ktorú sú zase pripojené ribozómy, syntetizujúci proteín na jeho matrici súčasne s procesom syntézy samotného proteínu.matrice. Súčasne môže byť DNA spojená s proteínmi, ktoré vykonávajú jej replikáciu a opravu. Bakteriálne ribozómy sú menšie ako eukaryotické a majú sedimentačný koeficient 70S. Rovnako ako eukaryotické sú tvorené dvoma podjednotkami - malou (30S), ktorá obsahuje 16S rRNA, a veľkou - 50S, vrátane molekúl 23S a 5S rRNA.

Fotografia získaná pomocou transmisnej mikroskopie (obr. 1) jasne ukazuje svetlú zónu, v ktorej sa nachádza genetický aparát a prebiehajú procesy transkripcie a translácie. Ribozómy sú viditeľné ako malé granulované inklúzie.

Najčastejšie je v bakteriálnej bunke genóm reprezentovaný iba jednou molekulou DNA, ktorá je uzavretá v kruhu, existujú však výnimky. Niektoré baktérie môžu mať viac ako jednu molekulu DNA. Napríklad Deinococus radiodurans, baktéria známa svojou fenomenálnou odolnosťou voči žiareniu a schopnosťou bezpečne odolať dávke žiarenia 2000-násobku smrteľnej dávky pre človeka, má dve kópie svojej genómovej DNA. Je známe, že baktérie majú tri alebo štyri kópie. Niektoré druhy DNA nemusia byť uzavreté v kruhu a niektoré Agrobacterium obsahujú jednu kruhovú a jednu lineárnu DNA.

Okrem nukleoidu môže byť genetický materiál v bunke prítomný vo forme ďalších malých kruhových molekúl DNA – plazmidov. Plazmidy sa replikujú nezávisle od nukleoidu a často obsahujú gény, ktoré sú pre bunku užitočné, dodávajú bunke napríklad odolnosť voči antibiotikám, schopnosť absorbovať nové substráty, schopnosť konjugovať a mnoho ďalšieho. Plazmidy môžu byť prenášané z materskej bunky do dcérskej bunky a horizontálnym prenosom môžu byť prenášané z jednej bunky do druhej.

Bakteriálna bunka je najčastejšie obklopená nielen membránou, ale aj bunkovou stenou a podľa typu stavby bunkovej steny sa baktérie delia na dve skupiny – grampozitívne a gramnegatívne.

Bunkovú stenu baktérií tvorí peptidoglykán – mureín. Na molekulárnej úrovni je mureínová vrstva sieťou tvorenou molekulami N-acetylglukozamínu a kyseliny N-acetylmuramovej, zosieťované do dlhých reťazcov β-1-4-glykozidovými väzbami, susedné reťazce sú zase spojené priečnymi peptidové mostíky (obr. 2). Ukazuje sa teda, že bunku obklopuje jedna veľká sieť.

Gram-pozitívne baktérie majú hrubú bunkovú stenu, ktorá sedí na vrchnej časti membrány. Murein je zosieťovaný s iným typom molekúl – teichoovými a lipoteichoovými (ak sú spojené s membránovými lipidmi) kyselinami. Predpokladá sa, že tieto molekuly dodávajú bunkovej stene elasticitu pri priečnom stláčaní a ťahu, pričom pôsobia ako pružiny. Pretože vrstva mureínu je hrubá, pomocou Gramovej metódy sa ľahko farbí: bunky vyzerajú jasne fialové, pretože farbivo (encián alebo metylová violeť) uviazne vo vrstve bunkovej steny.

V gramnegatívnych baktériách je mureínová vrstva veľmi tenká (s výnimkou siníc), preto sa pri farbení Gramom vymyje fialové farbivo a bunky sa zafarbia do farby druhého farbiva (obr. 3 ).

Bunková stena gramnegatívnych baktérií je na vrchu pokrytá ďalšou, vonkajšou, membránou pripojenou k peptidoglykánu lipoproteínmi. Priestor medzi cytoplazmatickou membránou a vonkajšou membránou sa nazýva periplazma. Vonkajšia membrána obsahuje lipopolyproteíny, lipopolysacharidy (LPS), ako aj proteíny, ktoré tvoria hydrofilné póry. Zložky vonkajšej membrány sú často zodpovedné za interakciu bunky s vonkajším prostredím. Obsahuje antigény, fágové receptory, molekuly zapojené do konjugácie atď.

Keďže grampozitívne a gramnegatívne bunky sa líšia štruktúrou kožného povlaku (obr. 4, hore), líši sa aj aparát, ktorý ukotvuje bičík v kožnom povlaku (obr. 4 dole).

Bičík grampozitívnych baktérií je ukotvený v membráne dvoma proteínovými kruhmi (S-kruh a M-kruh) a je poháňaný systémom proteínov, ktoré spotrebúvajú energiu a roztáčajú vlákno. V gramnegatívnych baktériách okrem tohto dizajnu existujú ďalšie dva krúžky, ktoré navyše fixujú bičík vo vonkajšej membráne a bunkovej stene.

Samotný bakteriálny bičík pozostáva z bičíkového proteínu, ktorého podjednotky sú spojené do špirály, ktorá má vo vnútri dutinu a tvorí vlákno. Niť je pružne pripevnená ku kotviacemu a torznému aparátu pomocou háku.

Okrem bičíkov môžu byť na povrchu bakteriálnych buniek aj ďalšie výrastky – pili. Ide o proteínové klky, ktoré umožňujú baktériám priľnúť k rôznym povrchom (zvyšujú hydrofóbnosť bunky) alebo sa podieľajú na transporte metabolitov a procese konjugácie (F-pili).

Bakteriálna bunka zvyčajne neobsahuje vo vnútri žiadne membránové štruktúry vrátane vezikúl, ale môžu tam byť rôzne druhy inklúzií (rezervné lipidy, síra) a plynové bubliny obklopené proteínovou membránou. Bez membrány môže bunka uchovávať molekuly polysacharidov, kyanofycín (ako zásobáreň dusíka) a môže obsahovať aj karboxyzómy - vezikuly obsahujúce enzým RuBisCO, ktorý je nevyhnutný na fixáciu oxidu uhličitého v Calvinovom cykle.

V mikrobiológii tento termín označuje živinu, ktorú môže mikroorganizmus prijať.

Tento názov skupín pochádza z mena lekára G.K. Gram, ktorý vyvinul metódu farbenia bakteriálnych bunkových stien, ktorá umožňuje rozlíšiť medzi bunkami s rôznymi typmi štruktúry bunkovej steny.

Ribulózabisfosfátkarboxyláza/oxygenáza

Hlavné rozdiely medzi prokaryotickou (bakteriálnou) bunkou a eukaryotickou bunkou sú: absencia formalizovaného jadra (t.j. jadrovej membrány), absencia intracelulárnych membrán, jadier, Golgiho komplexu, lyzozómov a mitochondrií.

Hlavné štruktúry bakteriálnej bunky sú:

Nukleoid – je dedičný (genetický) materiál bakteriálnej bunky, reprezentovaný 1 molekulou DNA, uzavretou v prstenci a nadzávitnicou (skrútenou do voľnej gule). Dĺžka DNA je asi 1 mm. Množstvo informácií je asi 1000 génov (vlastností). Nukleoid nie je oddelený od cytoplazmy membránou.

Cytoplazma je koloidná, t.j. vodný roztok bielkovín, sacharidov. Lipidy, minerály, v ktorých sú ribozómy, inklúzie, plazmidy.

Syntéza bielkovín prebieha na ribozómoch. Ribozómy prokaryotov sa od eukaryotických líšia menšími veľkosťami (70 S).

Inklúzie sú rezervné živiny bakteriálnej bunky, ako aj akumulácie pigmentov. Medzi rezervné živiny patria: granule volutínu (anorganický polyfosfát), glykogén, granulóza, škrob, tukové kvapky, nahromadené pigmenty, síra, vápnik. Inklúzie sa spravidla tvoria, keď baktérie rastú na bohatých živných médiách a miznú počas hladovania.

Bunková membrána – obmedzuje cytoplazmu. Pozostáva z dvojitej vrstvy fosfolipidov a zabudovaných membránových proteínov. CM okrem bariérovej a transportnej funkcie plnia aj úlohu centra metabolickej aktivity (na rozdiel od eukaryotickej bunky). Membránové proteíny zodpovedné za transport základných látok do bunky sa nazývajú permeázy. Na vnútornom povrchu KM sa nachádzajú enzýmové ansámbely, t.j. usporiadané akumulácie molekúl enzýmov zodpovedných za syntézu nosičov energie - molekúl ATP. CM môže vytvárať invaginácie do cytoplazmy, ktoré sa nazývajú mezozómy. Existujú dva typy mezozómov:

Septal - tvoria priečne priečky v procese delenia buniek.

Laterálne - slúžia na zväčšenie povrchu CM a zvýšenie rýchlosti metabolických procesov.

Nukleoid, CP a CM tvoria protoplast.

Jednou z charakteristických vlastností baktérií je veľmi vysoký intracelulárny osmotický tlak (od 5 do 20 atm), ktorý je výsledkom intenzívneho metabolizmu. Preto na ochranu pred osmotickým šokom je bakteriálna bunka obklopená silnou bunkovou stenou.

Podľa štruktúry bunkovej steny sa všetky baktérie delia do 2 skupín: S jednovrstvovou bunkovou stenou - Gram-pozitívne. Mať dvojvrstvovú bunkovú stenu - Gram-negatívnu. Názvy Gram+ a Gram- majú svoju históriu. V roku 1884 dánsky mikrobiológ Hans Christian Gram vyvinul originálnu metódu farbenia mikróbov, v dôsledku ktorej sa niektoré baktérie zafarbili na modro (gram+) a iné na červeno (gram-). Chemický základ rôzneho sfarbenia baktérií podľa Gramovej metódy bol objasnený pomerne nedávno – asi pred 35 rokmi. Ukázalo sa, že G- a G+ baktérie majú odlišnú štruktúru bunkovej steny. Štruktúra bunkovej steny G+ baktérií. Základ bunkovej steny G+ baktérií tvoria 2 polyméry: peptidoglykán a kyselina teichoová. Peptidoglykán je lineárny polymér so striedajúcimi sa zvyškami kyseliny muramovej a acetylglukózamínu. Tetrapeptid (proteín) je kovalentne viazaný na kyselinu muramovú. Reťazce peptidoglykánu sú navzájom prepojené prostredníctvom peptidov a tvoria pevnú kostru – základ bunkovej steny. Medzi vláknami peptidoglykánu je ďalší polymér - kyseliny teichoové (glycerol TK a ribitol TK) - polymér polyfosfátov. Teichoové kyseliny pôsobia na povrchu bunkovej steny a sú hlavnými antigénmi G+ baktérií. Okrem toho je Mg ribonukleát obsiahnutý v bunkovej stene G+ baktérií. Stena G-baktérií pozostáva z 2 vrstiev: vnútorná vrstva je reprezentovaná mono- alebo dvojvrstvou peptidoglykánu (tenká vrstva). Vonkajšia vrstva pozostáva z lipopolysacharidov, lipoproteínu, proteínov, fosfolipidov. LPS všetkých G-baktérií má toxické a prahové vlastnosti a nazývajú sa endotoxíny.

Pri vystavení určitým látkam, ako je penicilín, dochádza k narušeniu syntézy peptidoglykánovej vrstvy. Z G+ baktérií zároveň vzniká protoplast a z G-baktérií sféroplast (pretože vonkajšia vrstva bunkovej steny je zachovaná).

Za určitých podmienok kultivácie si bunky bez bunkovej steny zachovávajú schopnosť rásť a deliť sa a takéto formy sa nazývajú L-formy (podľa názvu Listerovho inštitútu, kde bol tento jav objavený). V niektorých prípadoch, po eliminácii faktora, ktorý inhibuje syntézu bunkovej steny, sa L-formy môžu zmeniť na svoje pôvodné formy.

Mnohé baktérie syntetizujú slizovú látku pozostávajúcu z mukopolysacharidov, ktorá je uložená na vonkajšej strane bunkovej steny a obklopuje bakteriálnu bunku slizničným plášťom. Toto je kapsula. Funkciou kapsuly je chrániť baktérie pred fázocytózou.

Povrchové štruktúry bakteriálnej bunky.

Orgánmi pripevnenia k substrátu (adhézia) sú pili (fimbrie) alebo mihalnice. Vychádzajú z bunkovej membrány. Zložený z pilinového proteínu. Počet pili môže dosiahnuť 400 na 1 bunku.

Orgány prenosu dedičnej informácie sú F-pil alebo sex-pil. F-pilulky sa tvoria len vtedy, ak je bunka nepárna k plazmidu, pretože Proteíny F-pili kódujú plazmidovú DNA. Sú to tenká dlhá trubica, ktorá sa pripája k inej bakteriálnej bunke. Cez vytvorený kanál prechádza plazmid do susednej bakteriálnej bunky.

Pohybové orgány - bičíky - sú špirálové vlákna. Ich dĺžka môže presahovať ich priemer 10 alebo viackrát. Bičíky sú tvorené proteínovým bičíkom. Základ bičíka je spojený s bunkovou membránou cez bazálne telo. Bazálne teleso pozostáva zo sústavy prstencov, ktoré pri otáčaní prenášajú rotačný pohyb na bičík. Podľa umiestnenia bičíka sa baktérie delia na mono-, lopho-, amfi-, peritrichné.