Строение бактериальной клетки.

Клетка бактерии имеет сложную структуру:

- Клеточная оболочка (стенка) —обязательный структурный элемент бактериальной клетки толщиной от 10 до 20 нм, помогает сохранять определенную форму. (На долю оболоч­ки приходится 5—20 % сухих веществ клетки.) Клеточная оболоч­ка — плотная ригидная структура, эластичная и достаточно прочная,(выдерживает внутриклеточное давление в 980—1691 Па.)

Схема строения клетки бактерий:

1— нити дезоксирибонуклеиновой кислоты (диффузное ядро); 2 — рибосомы;

3 — жгутик; 4 — мезосомы; 5 — клеточная оболочка; 6 — цитоплазматическая мембрана; 7— гликоген; 8 — волютин;

9 — вакуоль; 10 — запасной жир

В структуре клеточной оболочки большинства бактерий различа­ют 2компонента: матрикс и погруженную в него сеть микрофибрилл, котор. обеспечивает прочность стенки. (Химический со­став клеточных оболочек различных видов бактерий неодинаков.)

В составе клеточных клеток есть пептидогликаны они являются главными структурными компонентами клеточных стенок всех прокариотов и составляют (основной каркас клеточной стенки) — муреиновую сеть, в эту сеть вплетаются тейхо­евые кислоты, полипептиды, липопротеиды.

(Химический состав и структура клеточных оболочек определяют окрашиванием бактерий по Граму. Разделение всех бактерий на грамположителъные и грамотрицательные основано на их способ­ности окрашиваться генцианвиолетом и не обесцвечиваться ней­тральными растворителями — спиртом и ацетоном. Грамположительные клетки удерживают краску, а грамотрицательные нет, что обусловлено различиями в струк­туре и химическом составе оболочек бактерий. У грамположительных бактерий клеточные оболочки более толстые, аморфные. Клеточные стенки грамотрицательных бактерий более тонкие, слоистые, и в них много липидов, всего 5—10 % муреина и отсутствуют тейхоевые кис­лоты.)

Клеточная оболочка защищает содержимое клеточных бактерий от внешних воздействий, участвует в формировании капсулы, обес­печивает прохождение внутрь клетки питательных веществ и выде­ление наружу продуктов обмена веществ микроорганизмов, играет важную роль в реакциях иммунитета.

Клеточная оболочка бактерий часто бывает покрыта слизью. Слизистый слой может быть тонким, но может быть и значительным, образуя капсулу. Капсулы состоят из полисахаридов-декстранов и леванов и полипептидов-гликопротеидов. (Капсулы содержат воду и могут служить барьером для неблагоприятных условий внешней среды.) Образование капсул и слизи зависит от условий сущест­ вования бактерий: на среде, богатой углеводами и бедной белка­ ми, бактерия лейконосток Leuconostoc mesenteroides может за ко­роткое время превратить сахарный сироп в тягучую слизистую массу и нанести ущерб сахарному производству. Ослизнению подвергаются также мясо, творог, колбасы, молоко, пиво, вино, квашеные овощи и др. Вместе с тем с помощью слизистых форм, например молочнокислых бактерий, достигается требуемая тя­гучая консистенция кисломолочных ацидофильных продуктов.)

- Цитоплазматическая мембрана — внешний слой цитоплазмы, ко­торый прилегает к клеточной стенке.

(Согласно схеме Даниелли —Даусона цитоплазматическая мембра­на всех живых организмов) имеет трехслойное строение. У бактерий она состоит из 2-х наружных белковых слоев и внутреннего липидного,. Белки составляют около 70 %, липиды — до 30 %. Мембраны некоторых бактерий со­держат 2—5 % углеводов, образующих комплексы с липидами. Липиды мембран представлены нейтральными жи­рами и фосфолипидами. Содержание нейтральных жиров, которые представлены моно-, ди- и триглицеридами и каротиноидами. Наиболее богаты мембраны фосфолипидами, которые обеспечивают эластичность и проницаемость мембраны.)

Основными биологически активными компонентами мембран бактерий являются белки различной молекулярной массы, амино­кислотного состава и ферментативных свойств. (Мембранные белки прочно связаны с липидами. Неферментные белки образуют комп­лексы между компонентами мембран и ферментами. Эти так назы­ваемые белковые мостики пронизывают слой цитоплазматических мембран и служат своеобразными порами, через которые осущест­вляется обмен веществ клетки со средой.)

Мембрана является основным осмотическим барьером, обеспе­чивающим поступление различных веществ в клетку и выделение продуктов метаболизма. В ней нах-ся системы активного переноса питательных веществ — субстрат специфические пермеазы.

- Цитоплазма - основная часть бактериальной клетки, представляет собой полужидкую коллоидную массу, состоит на 70—80 % из воды. Цитоплазма включает основное вещество мат­рикс и рибосомы.

Матрикс содержит очень тонкие нитевидные структуры различ­ной длины и гранулы, представляющие собой молекулы белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот. А также в цитоплаз­ме содержатся нуклеотиды, пигменты, свободные аминокислоты и различные минеральные вещества. Благодаря их наличию цитоплазма бактериальных кле­ток характеризуется повышенной вязкостью. (Вязкость цитоплазмы у молодых клеток наиболее низкая, чем у стареющих, и характеризует их физиологи­ческую активность.)

В цитоплазме бактериальной клетки постоянно присутствуют структурные органоиды — рибосомы, ктор. имеют сферичес­кую форму ( диаметром15—35 нм и) состоят из рибосомальной рибонуклеиновой кислоты — рРНК и из белка и явля­ются структурными организмами. (Большая часть рибосом в цитоплазме нахо­дится в свободном состоянии, что свидетельствует о высокой белково- синтезирующей активности клетки, так как рибосомы являются мес­том белкового синтеза. Их образно называют «фабриками» белка.)

- Вакуоли, котор.обнаружены у некоторых почвенных и водных бактерий, которые могут быть заполнены газом, либо находиться в сомкнутом состоянии, либо содержать клеточный сок. Регулируя состояние вакуолей, клетка осуществ­ляет вертикальное движение бактерий в водоемах и капиллярах почвы.

Запасные питательные вещества в цитоплазме бактерий содержат­ся в виде включений гранул различной формы и размеров, они в клетке нах-ся непостоянно и это связано с составом питательной среды и физиологическим состоянием культуры. Химический состав включений различен и неодинаков у разных видов бактерий.

Липиды н акапливаются в цитоплазме бактерий в виде мелких капель и зерен. У некоторых бак­терий накапливаются воски и нейтральные жиры. Все ли­пидные включения у микроорганизмов служат источниками энер­гии и углерода.

- В клетках множества бактерий сущ-ют зерна волютина, котор. представляют собой полифосфат. Волютин и спользуется клеткой как источник фосфатных групп и энергии.

У пурпурных и бесцветных бактерий внутри клетки в виде капель откладывается минеральная сера. Для пурпурных слу­жит донором электронов, а Ддля бесцветных бактерий - источником энергии. У некоторых серобактерий обнаружены включения карбоната кальция, который выполняет функ­цию нейтрализаторов среды.

Бактерии имеют мезосомы - спиралевидно закрученные, плоские или сфери­ческие трубчатые тельца, они принимают учас­тие в освобождении и накоплении энергии в форме аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Мембрана и мезосомы выполняют функции, в которых или на кото­рых локализованы дыхательные ферменты — поставщики энер­гии. В мезосомах расположены еще спе­цифические ферментные системы, участвующие в азотфиксации и хемосинтезе.

Мезосомы участвуют в клеточном делении, на что указывает их связь с ДНК нуклеоида.