клеточная стенка бактерий образована чем

Клеточная стенка бактерий образована чем

Основные функции клеточной стенки следующие.

• Клеточная стенка защищает бактерии от внешних воздействий, придаёт им характерную форму, поддерживает постоянство внутренней среды и участвует в делении.

• Через клеточную стенку бактерий осуществляется транспорт питательных веществ и выделение метаболитов,

• На поверхности клеточной стенки располагаются рецепторы для бактериофагов, бактериоци-нов и различных химических веществ.

• Структура и состав элементов клеточной стенки определяет антигенную характеристику бактерий (по структуре О- и Vi-Аг).

• Клеточная стенка способна по-разному воспринимать красители; на этом основаны тинкториальные свойства бактерий.

• Нарушение синтеза компонентов клеточной стенки приводит к гибели бактерии или образованию 1-форм.

Рис. 4-3. Структура пептидогликана (муреина) Escherichia coll. Гетерополимерные цепочки, состоящие из чередующихся остатков N-ацитилглюкозамина (N-АцГлю) и N-ацетилмурамовой кислоты (N-АцМур), связаны между собой аминокислотными мостиками. Слева— детальное строение фрагмента пептидогликана. Справа — схематическое изображение структуры однослойного муреи-нового мешка.

Пептидогликан. Муреиновый мешок. Структура пептидогликана (муреина)

Опорный каркас клеточной стенки бактерий — пептидогликан (муреин) — гетерополимер, состоящий из повторяющихся дисахаридных групп, соединённых поперечными и боковыми цепочками (рис. 4-3). Остов молекулы пептидогликана — дисахарид. Его образуют N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмурамовая кислота, соединённые через р-гликозидные связи. К молекуле N-ацетилмурамовой кислоты присоединяются олигопептиды, образующие боковые цепочки.

Связывание фрагментов пептидогликана заключается в образовании пептидной связи между терминальным остатком аминокислотного мостика (D-аланином) с предпоследним остатком примыкающего аминокислотного мостика (L-лизином или диаминопимелиновой кислотой в зависимости от вида бактерии). Боковые мостики образуют четыре аминокислоты, поперечные (вертикально связывающие слои пептидогликана) — пять аминокислот. В состав боковых мостиков также входят уникальные аминокислоты, присутствующие только у прокариотов, например диаминопимелиновая кислота (у большинства грамотрицательных бактерий) и D-изомеры глутаминовой кислоты и аланина. Эти соединения — «ахиллесова пята» бактерий, так как препараты, ингибирующие синтез компонентов клеточной стенки, обычно безвредны для растений и животных.

Пептидогликан лабилен к действию различных агентов. В частности, лизоцим гидролизует пептидогликан, расщепляя гликозидные связи между N-ацетилглюкозамином и N-ацетилмурамовой кислотой, то есть лизоцим действует как N-ацетилмурамидаза. Пептидазы расщепляют межпептидные связи, амидазы — связи между N-ацетилмурамовой кислотой и боковым пептидом (L-аланином). Лизостафин разрушает поперечные мостики пептидогликанов стафилококков. В-Лактамные антибиотики нарушают связывание боковых мостиков.

Рис. 4-4. Клеточная стенка грамотрицательных (А) и грамположительных (Б) бактерий.

Гетерополимерные пептидогликановые цепочки, соединённые пептидными связями, образуют гигантскую мешковидную макромолекулу («муреиновый мешок»), покрывающую всё тело бактерии. На поверхности «муреинового мешка» и в его толще располагаются различные вещества, характер и содержание которых лежит в основе разделения бактерий на грамположительные и грамотрицателъные (рис. 4-4).

Источник

Клеточная стенка

В отличие от животных и многих простейших, у растений, бактерий и грибов, почти все клетки имеют стенку, лежащую кнаружи от цитоплазматической мембраны и обладающую повышенной прочностью. Основная функция данной структуры — опора и защита.

Клеточные стенки (или клеточные оболочки) строятся из веществ, синтезируемых самими клетками. Их химический состав различен у растений, грибов и прокариот. Кроме того, даже у одного растения у различных клеток состав стенок несколько различен.

Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза.

Основу бактериальных клеточных стенок составляет вещество муреин (относится к пептидогликанам). У грамположительных бактерий в состав оболочки входят различные кислоты, а сама оболочка плотно прилегает к цитоплазматической мембране. У грамотрицательных бактерий оболочка более тонкая и не прилегает к мембране. Между мембраной и оболочкой образуется периплазматическое пространство. Снаружи клеточная оболочка грамотрицательных прокариот окружена внешней мембраной, составленной из липополисахарида.

У грибов основным веществом клеточных стенок является хитин, а не целлюлоза.

Состав клеточной стенки растений

У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка.

Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность. Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой. Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки.

Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков). Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы.

Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость.

В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов.

Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних.

Клетки мезофилла листа (а также некоторые другие) на протяжении всей своей жизни имеют только первичную стенку. У большинства же клеток на первичную оболочку с внутренней стороны отлагается вторичная стенка, составленная из дополнительных слоев целлюлозы. Обычно в это время клетка уже дифференцирована и не растет (исключение составляют, например, клетки колленхимы).

В каждом отдельном слое вторичного утолщения микрофибриллы целлюлозы располагаются под одним углом (параллельно друг другу). Однако разные слои имеют разный угол, что обеспечивает большую прочность.

Часть клеток растений одревесневают (трахеальные элементы ксилемы, склеренхима и др.). В основе этого процесса лежит интенсивная лигнификация стенок (в небольших количествах лигнин есть во всех оболочках). Лигнин не является полисахаридом, а представляет собой сложное полимерное вещество. Отложения лигнина могут иметь различную форму (сплошную, кольцевую, спиральную, сетчатую). Он скрепляет целлюлозу, не дает ей смещаться. Лигнин не только обеспечивает прочность, но и дает дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических факторов.

Функции клеточной стенки

Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору. Это функция клеточной стенки аналогична одной из функций скелета животных. Однако она не единственная.

Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой.

Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон).

Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт.

Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию.

Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов.

У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.

Источник

Строение клеточной стенки у разных видов бактерий

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 отвнешних 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 сущест­вования бактерий: на среде, богатой углеводами и бедной белка­ми, 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.

Матрикссодержит 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.)

Вцитоплазме 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 накапливаются 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 используется 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.

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Строение и функции клеточной стенки — Науколандия

Клеточная стенка — это дополнительная оболочка, которая располагается поверх (с внешней стороны) цитоплазматической мембраны и образуется в процессе жизнедеятельности самой клеткой. Такая оболочка есть у клеток не всех организмов, а только у растений, грибов, бактерий, части простейших (одноклеточных эукариот). Ее нет у животных клеток и многих простейших.

Строение и функции клеточной стенки взаимосвязанно формировались в процессе эволюции. При этом ее химическое строение (в большей степени) и функции (в меньшей) у разных групп организмов различаются. Так у растений основным компонентом оболочки является целлюлоза, у грибов — хитин, у бактерий — муреин.

Обычно в школьном курсе цитологии подробно рассматриваются строение и функции растительной клеточной стенки (оболочки).

Целлюлоза представляет собой линейный полисахарид, мономером которого является глюкоза.

В составе клеточной стенки молекулы целлюлозы соединяются между собой водородными связями и образуют микрофибриллу (пучок). В оболочке множество таких фибрилл.

Часть из них расположены параллельно друг другу, другая часть — под углом к первой и т. д. Такое строение создает прочный каркас.

Кроме целлюлозы, в состав клеточной стенки растений входят другие вещества (вода, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, белки и др.). Они формируют матрикс, в котором находятся фибриллы. Вода составляет 60-70% массы оболочки. Молекулы гемицеллюлозы более короткие и разветвленные по-сравнению с целлюлозой, они связывают между собой микрофибриллы.

Пектины также представляют собой полисахариды (линейные и разветвленные), основным мономером которых является галактуроновая кислота. Также в их состав входят арабинозы и галактозы, остатки метанола.

Пектиновые вещества имеют кислую природу, могут быть растворимыми и нерастворимыми. Растворимые пектины при добавлении сахара переходят в гелеобразное состояние.

Из-за этой особенности их используют в пищевой промышленности в качестве желирующих веществ.

Стенки соседних клеток растений не примыкают друг к другу непосредственно. Между ними находится срединная пластинка, образованная из студнеобразных пектатов магния и кальция.

Соседние клетки растений связаны между собой через плазмодесмы — цитоплазматические мостики, проходящие через отверстия в клеточных стенках и срединных пластинках.

У большинства растительных клеток кроме первичной, после завершения роста и дифференциации, образуется вторичная стенка.

Она формируется между цитоплазматической мембраной и первичной оболочкой и состоит из нескольких слоев целлюлозы. При этом фибриллы каждого слоя располагаются под своим углом.

Данная структура придает клетке еще большую прочность. Вторичной стенки нет у клеток мягких тканей (например, у мезофилльной ткани листа).

Одревеснение ряда тканей растения связано с так называемой лигнификацией. Вещество лигнин придает стенкам особую прочность и жесткость.

Рассмотрев строение, обратимся к функциям клеточных стенок. У растений нет скелета, однако многие из них достигают огромных размеров, что невозможно без какой-либо внутренней опоры. Ее то совместно и выполняют жесткие оболочки клеток.

Итак, главная функция клеточных стенок растений — это обеспечение опоры за счет создания прочного каркаса.

Стенки ограничивают рост клеток и препятствуют их разрыву, не давая в определенных условиях излишкам воды поступать в клетки.

Микрофибриллы целлюлозы, ориентируясь определенным образом, определяют направление роста клетки. Так, если волокна преимущественно идут поперек, то рост будет идти вдоль.

У растений есть ткани, выполняющие транспортную функцию. Некоторые из них состоят из мертвых клеток, а функцию транспорта обеспечивают исключительно клеточные стенки.

У некоторых клеток их оболочки служат для хранения запаса питательных веществ.

Биология для студентов – 39. Строение и свойства клеточных стенок растительных клеток и бактерий

Клеточная стенка — оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, грибов и растений. Животные и многие простейшие не имеют клеточной стенки.

Клеточные стенки бактерий состоят из пептидогликана (муреина) и бывают двух типов:

Клеточная стенка грамположительного типа состоит исключительно из толстого слоя пептидогликана, плотно прилегающего к клеточной мембране и пронизанного тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами.

При грамотрицательном типе слой пептидогликана существенно тоньше, между ним и плазматической мембраной находится периплазматическое пространство, а снаружи клетка окружена ещё одной мембраной, представленной липополисахаридоми, являющаяся пирогенным эндотоксином грамотрицательных бактерий.

Клеточные стенки грибов состоят из хитина и глюканов.

Большинство водорослей имеют клеточную стенку из целлюлозы и различных гликопротеинов. Включения дополнительных полисахаридов имеют большое таксономическое значение. Диатомовые водоросли синтезируют свою клеточную стенку из кремнезёма.

Важнейшей отличительной особенностью растительной клетки является наличие прочной клеточной стенки, основным компонентом которой является целлюлоза.

Клеточная стенка высших растений представляет собой сложноорганизованный, преимущественно полимерный, внеклеточный матрикс, окружающий каждую клетку. Растительная клетка, лишённая клеточной стенки, обозначается термином протопласт.

В клеточных стенках растений существуют углубления — поры, через которые проходят цитоплазматические канальца — плазмодесмы, осуществляющие контакт соседних клеток и обмен веществами между ними.

Химический состав и пространственная организация полимеров клеточной стенки отличаются у разных видов, клеток разных тканей одного растения и иногда у разных частей стенки вокруг одного протопласта.

Кроме того, строение клеточной стенки изменяется в онтогенезе растительного организма.

Первичная клеточная стенка формируется при делении и сохраняется во время роста клетки.

Формирование вторичной клеточной стенки происходит с внутренней стороны от первичной стенки и связано с окончанием роста и специализацией (дифференцировкой) клеток растения.

Снаружи от первичной клеточной стенки, между первичными стенками двух соседних клеток, располагается срединная пластинка (состоит преимущественно из кальциевых и магниевых солей пектиновых веществ).

Первичная клеточная стенка высших растений состоит из трёх взаимодействующих, но структурно независимых трехмерных сетей полимеров:

Также следует отметить, что у растений клады commelinids (группа в системах APG) и у представителей семейства Маревыепервичная клеточная стенка содержит значительное количество ароматических веществ (гидроксикоричные кислоты, главным образом феруловая и п-кумаровая). При этом у представителей клады commelinids гидроксикоричные кислоты присоединяются к сшивочным гликанам (к глюкуроноарабиноксиланам), а у семейства Маревые к пектиновым веществам (к рамногалактуронанам I).

Растительные клеточные стенки выполняют целый ряд функций:

Клеточная стенка также противодействует тургору, то есть осмотическому давлению, когда дополнительное количество воды поступает в растения. Клеточные стенки защищают от патогенов, проникающих из окружающей среды, и запасают углеводы для растения.

Строение клеточной стенки бактерий. Химический состав и функции

В царство прокариот, или
доядерных, объединяют самых древних
обитателей нашей планеты – бактерии, которых в обиходе часто называют микробами. Это очень древние
организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд. лет назад.

Эти организмы
имеют клеточное строение, но их наследственный материал не отделен от плазматической оболочки, другими словами они лишены оформленного ядра. По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов.

Царство прокариот на основе важных особенностей жизнедеятельности, и прежде всего, обмена веществ ученые подразделяют на три подцарства: архибактерии, настоящие бактерии оксифото бактерии.

Изучение строения и жизнедеятельности
микроорганизмов занимается наука
– микробиология.

Трудно найти место
на земном шаре, где не было бы мельчайших живых существ – бактерий. Их находили в струях гейзеров с температурой около 105, сверхсоленых озерах, например в знаменитом Мертвом море.

Живые
бактерии были обнаружены в вечной мерзлоте Арктики, где они пробыли 2-3 млн. лет.

В океане, на глубине 11км; на высоте 41км в атмосфере; в недрах земной коры на глубине нескольких километров – везде находили бактерии.

Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей
ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации в 10 тыс. раз
превышающую смертельную для
человека. Они выдерживали двухнедельное
пребывание в глубоком вакууме; не погибали и в открытом космосе, помещенные туда на 18 часов, под смертоносным воздействием солнечной радиации.

Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия
их жизни. Пожалуй, нет такого органического
вещества, которое не подошло бы в пищу тем или иным бактериям. Некоторые бактерии, как и зеленые
растения, сами производят органические вещества с помощью солнечных
лучей. Только кислород в отличие
от растений они при этом процессе (фотосинтезе) не выделяют.

Среди бактерий есть паразиты, которые, поселяясь в чужих организмах, могут стать причиной болезни. Есть и бактерии-хищники, которые из множества
своих тел «плетут» приспособления, чем-то напоминающие паутину, и ловят
туда свою добычу (например, простейших).

Некоторые бактерии питаются такими «малосъедобными» веществами, как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы.

Размножаются бактерии простым
делением надвое. Каждые 20 минут в
благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если, например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то через 12 часов их может стать уже несколько миллиардов.

Долгое время люди жили, так сказать, «бок о бок» с бактериями, не подозревая об их существовании. Первым человеком, наблюдавшим бактерии в
микроскоп, был Антонии Ван Левенгук, и было это в 1676 году (см. ст. «Антонии Ван Левенгук»).

А можно ли увидеть бактерии невооруженным глазом? Есть среди
бактерий и настоящие гиганты, например, пурпурная серобактерия – длиной до 1/20мм. Пару таких бактерий вполне можно увидеть невооруженным
глазом.

Большинство бактерий в десятки
раз меньше. Но даже самые мелкие бактерии, когда они образуют большие
скопления, увидеть ничего не стоит.

На месте одной-единственной бактерии, попавшей на поверхность питательной
среды, уже через несколько часов
образуется видимая невооруженным
глазом колония-бугорок.

Взглянув на цвет и форму колонии, опытный специалист сразу определит, с бактериями какого вида он имеет дело.

Существуют три основные формы бактерий – шаровидная, палочковидная
и спиралевидная, большая группа нитчатых бактерий объединяет преимущественно
водные бактерии и не содержит патогенных видов.

Шаровидные бактерии –
кокки, подразделяются в зависимости
от положения клеток после деления
на несколько групп: 1) диплококки (делятся
в одной плоскости и располагаются
парами); 2) стрептококки (делятся в
одной плоскости, но при делении
не отделяются друг от друга и образуют цепочки); 3)тетракокки (делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя группы по четыре особи); 4)саруины (делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя группы кубической формы); 5) стафилококки (делятся в нескольких плоскостях без определенной системы, образуя скопления, напоминающие виноградные грозди). Средний размер кокков 1,5-1мкм.

Палочковидные бактерии имеют
строго цилиндрическую или оваловидную форму, концы палочек могут быть ровными, закругленными, заостренными. Палочки могут располагаться попарно в виде цепочек, но большинство видов располагается без определенной системы. Длина палочек варьирует от 1 до 8 мкм.

Спиралевидные формы бактерий подразделяют на виброны и спириллы. Изогнутость тел вибронов не превышает
одной четверти оборота спирали. Спириллы образуют изгибы из одного или
нескольких оборотов.

Некоторые бактерии обладают подвижность, что отчетливо видно
при наблюдении методом висячей
капли или другими методами. Подвижные
бактерии активно передвигаются
с помощью особых органелл – жгутиков либо за счет скользящих движений.

Капсула имеется у ряда бактерий и является из внешним структурным компонентом. У ряда бактерий аналогом капсуле имеется образование в виде тонкого слизистого слоя на поверхности клетки. У некоторых бактерий капсула формируется в зависимости от условий их существования.

Одни бактерии образуют капсулы только в микроорганизме, другие как в организме, так и вне его, в частности на питательных средах, содержащих повышенные концентрации углеводов. Некоторые бактерии образуют капсулы независимо от условий существования.

В состав капсулы большинства бактерий полимиризованные полисахариды, состоящие из пентоз и аминосахаров, урановые кислоты, полипептиды и белки. Капсула не является аморфным образованием, а определенным образом структурирована.

У некоторых белков, например, пневмококков, определяет их вирулентность, а также некоторые антигенные свойства бактериальной клетки.

2. Строение бактериальной
клетки

Клеточная стенка бактерий определяет их форму и обеспечивает сохранение внутреннего содержимого
клетки. По особенностям химического
состава и структуры клеточной
стенки бактерии дифференцируют с помощью
окрашивания по грамму.

Строение у клеточной
стенки различно у грамположительных
и грамотрицательных бактерий. Основным слоем клеточной стенки.

Цитоплазматическая мембрана бактерии прилипает к внутренней поверхности клеточной стенки, отделяет ее от цитоплазмы и я является очень
важным в функциональном отношении
компонентом клетки.

В мембране локализованы окислительно-восстановительные ферменты, с системой мембран связаны такие
важнейшие функции клетки, как
деление клетки, биосинтез ряда компонентов, хемо и фотосинтез и др. Толщина
мембраны у большинства клеток составляет 7-10нм.

Электрономикороскопическим метолом
обнаружено, что она состоит из трех слоев: двух электронно-плотных
и промежуточнно-электронно-прозрачного. В состав мембраны входят белки, фосфолипиды, микропротеины, небольшое количество углеводов и некоторых других соединений.

Многие белки мембраны клетки являются ферментами, участвующие
в процессах дыхания, а также
в биосинтезе компонентов клетчатой
стенки и капсулы. В составе мембраны также определяются пермеазы, обеспечивающие перенос в клетку растворимых
веществ. Мембрана служит астрономическим
барьером, она обладает избирательной
полупроницаемостью и ответственна за поступление внутрь клетки питательных
веществ и отходов из нее продуктов
обмена.

Помимо цитоплазматической мембраны, в клетке бактерии имеются
система внутренних мембран, получивших название мезосом, которые, вероятно, являются производственными цитоплазматической мембраны; их строение варьирует у
разных видов бактерий. Наиболее развиты
мезосомы у грамположительных бактерий.

Строение мезосом неоднотипно, их полиморфизм отмечаются даже у одного и того же вида бактерий.

Внутренние мембран структуры могут быть представлены простыми инвагинациями цитоплазматической мембраны, образованиями в виде пузырьков или петель (чаще у грамотрицательных бактерий) в виде вакуялярных, ламелярных, тубулярных образований.

Мезосомы чаще всего локализованы у клеточной перегородки, отмечается также их связь с нуклеоидом. Поскольку в мезосомах обнаружены дыхания и окислительного фосфорилирования, многие считают их аналогами митохондрий. Клеток высших.

Предполагается, что мезосомы принимают участие в делении клетки, распределении дочерних хромосом в разделяющиеся клетки и спорообразовании. С мембранным аппаратом клетки связано также функции фиксации азота, хемо- и фотосинтеза. Следовательно можно полагать, что мембрана клетки играет своего рода координирующую роль в пространственной организации в пространственной координации ряда ферментных систем и органелл клетки.

Цитоплазма и включения. Внутреннее содержание клетки состоит
из цитоплазмы, представляющей собой
сложную смесь различных органических соединений, находящихся в коллоидном состоянии.

На ультратонких срезах цитоплазмы можно обнаружить большое количество зерен, значительная часть которых
является рибосомами. В цитоплазме бактерии могут содержаться клеточные
включения в виде гранул гиксогена, крахмала, жировых веществ.

У ряда бактерий в цитоплазме находятся
гранулы волютина, состоящих из неорганических полифосфатов, метафосфатов и соединений близких к нуклеиновым кислотам. Роль волютина до конца не ясна.

Некоторые авторы на основании его исчезновения при голодании клеток рассматривают валютин как запасные питательные вещества. Валютин обладает средством к основным красителям, проявляя хромофильность метохрамазию, легко вживляется в клетках в виде крупных гранул, особенно при специальных метолах окраски.

Рибосомы бактерии являются местом синтеза белков в клетке в
процессе которого образуются структуры, состоящие из большого числа рибосом, называемые полирибосомами или чаще пелисомами. В образовании полисом
принимает участие м-РНК.

По окончании
синтеза данного белка полисомы вновь распадаются на одиночные
рибосомы, или субъединицы. Рибосомы могут располагаться свободно в
цитоплазме, но значительная их часть
связана с мембранами клетки.

На ультратонких срезах большинства бактерий рибосомы обнаруживаются в цитоплазме в виде гранул диаметром около 20 нм.

Наследственный материал. Бактерии обладают дискретной ядерной
структурой, в связи со своеобразием строения, получившей название нуклоида неклеоиды бактерии. Содержат основное количество ДНК клетки. Они окрашиваются методом Фейльгена.

Хорошо видны
при окраске по романовскому-Шице, после кислотного гидролиза или
в живом состоянии при фазово-контрастной
микроскопии, а также на ультратонких срезах в электронном микроскопе. Нуклеоид определяется в виде компактного
одиночного или двойного образования.

У растущих культур нуклеоиды
часто выглядят в виде раздвоенных
образований, что отражает их деление. Митотического деления ядерных
структур у бактерий не обнаружено. Форма нуклеоидов и их распределение
в клетке весьма изменчивы и зависят
от ряда причин, в том числе и
от возраста культуры.

В составе ядерных
структур бактерий не обнаружены гистоны, предполагают, что их роль у бактерий выполняют полиамины. Ядра бактерий не похожи на ядра других организмов.

Это
послужило основой для выделения
бактерий в группу прокариотов, в
отличии от эукариотов, обладающих ядром, содержащим хромосомы, оболочку и делящиеся путем митоза. Нуклеоид бактерии соединен с мезосомой. Характер связи пока не известен. Хромосома
бактерии имеет циркулярно-замкнутую
структуру. Подсчитано, что длина
замкнутой в кольцо ДНК клетки составляет 1100-1400мкм, а молекулярный вес 2,8*10
.

Жгутики и ворсинки На поверхности
некоторых бактерий имеются органы движения – жгутики. Их можно обнаружить с помощью особых методов окраски, микрокопирования в темном поле или
в электронном микроскопе. Жгутики
имеют спиралевидную форму, причем шаг спирали специфичен для каждого
вида бактерий.

На основании количества жгутиков и их расположения на поверхности
клетки различают следующие группы подвижных микробов: монотрихи, амфитрихи, лофотрихи и перетрихи. Монотрихи
имеют один жгутик, расположенный
на одном из полюсов клетки и реже субполярно или катерально. У амфитрихов на каждом полюсе клетки расположено
по одному жгутики.

Лофотрихи имеют
пучок жгутиков на одном или двух полюсах клетки. У перетрихов жгутики расположены без определенного порядка по всему телу клетки.

На поверхности некоторых
бактерий (энтеробактерий), кроме жгутиков, имеются ворсинки (фимбрий, пили), видимые
только под электронным микроскопом. Различают несколько морфологических
типов ворсинок.

Наиболее изучен первый тип (общий) и ворсинки существующие только при наличие в клетке половых
факторов.

Ворсинки общего типа покрывают
всю поверхность клетки, состоят
из белка; половых ворсинок приходится 1-4 на клетку и те и другие обладают антигенной активностью.

Физиология. По химическому
составу бактерии не отличаются от других организмов.

В состав бактерии входят углерод, азот, водород, кислород, фосфор, сера, кальций, калий, магний, натрий, хлор и
железо. Их содержание зависит от вида бактерии и условий культивирования.

Обязательным химическим компонентом
клеток бактерии, как и других организмов, является вода, представляющая собой
универсальную дисперсионную среду
живой материи. Основная часть воды находится в свободном состоянии; ее содержание различно у разных бактерий и составляет 70-85% влажного веса бактерии.

Коме свободной, имеется ионная фракция
воды и вода, связанная с коллоидными
веществами. По составу органических компонентов клетки бактерий сходны с клетками других организмов, отличаясь
однако наличием некоторых соединений.

В состав бактерий входят белки, нуклеиновые
кислоты, жиры, моно-, ди- и полисахариды, аминосахара и др. У бактерий имеются
необходимые аминокислоты: диалициопимелиновая (содержащая еще сине-зеленых водорослий и риккетсий); N-метиллизин, входящий в состав флагеллина некоторых бактерий; D-изомеры некоторых аминокислот.

Содержание нуклеиновых кислот зависит
от условий культивирования, фаз
роста, физиологического и функционального
состояния клеток. Содержание ДНК
в клетке более постоянно, нежели РНК.

Нуклеотидный состав ДНК не изменяется в процессе развития бактерии, видоспецифичен и используется как один из важнейших
таксономических признаков. Бактериальные
липиды разнообразны. Среди них встречаются
жирные кислоты, фосфолипиды, воски, стероиды. Некоторые бактерии образуют пигменты с интенсивностью, которая широко варьируется у одного и того же вида и зависит от условий выращивания.

Строение клеточной стенки бактерий

Расположение жгутиков у бактерий

Спорообразование у бактерий (бациллы и клостридии) х

(18-20 ч)

х – бациллы – размер споры не превышает поперечника бактерии, клостридии – размер споры больше поперечника бактерии; споры могут располагаться центрально, субтерминально (ближе к концу палочки), терминально (на конце палочки).

Прорастание споры (4-5 ч)

Классификация спирохет

Морфология и ультраструктура спирохет

х – окрашивается плохо, чаще обнаруживается в темном поле зрения по характерному вращательному движению.

Классификация актиномицетов

Морфология и ультраструктура актиномицетов

Классификация риккетсий и хламидий

Морфология и ультраструктура риккетсий

Морфология и ультраструктура хламидий

Классификация микоплазм

Морфология и ультраструктура микоплазм

МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ

Виды и принципы микроскопии

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Клеточная стенка | Биология

В отличие от животных и многих простейших, у растений, бактерий и грибов, почти все клетки имеют стенку, лежащую кнаружи от цитоплазматической мембраны и обладающую повышенной прочностью. Основная функция данной структуры — опора и защита.

Клеточные стенки (или клеточные оболочки) строятся из веществ, синтезируемых самими клетками. Их химический состав различен у растений, грибов и прокариот. Кроме того, даже у одного растения у различных клеток состав стенок несколько различен.

Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза.

Основу бактериальных клеточных стенок составляет вещество муреин (относится к пептидогликанам). У грамположительных бактерий в состав оболочки входят различные кислоты, а сама оболочка плотно прилегает к цитоплазматической мембране.

У грамотрицательных бактерий оболочка более тонкая и не прилегает к мембране. Между мембраной и оболочкой образуется периплазматическое пространство.

Снаружи клеточная оболочка грамотрицательных прокариот окружена внешней мембраной, составленной из липополисахарида.

У грибов основным веществом клеточных стенок является хитин, а не целлюлоза.

Состав клеточной стенки растений

У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка.

Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность.

Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой.

Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки.

Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков). Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы.

Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость.

В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов.

Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних.

Клетки мезофилла листа (а также некоторые другие) на протяжении всей своей жизни имеют только первичную стенку. У большинства же клеток на первичную оболочку с внутренней стороны отлагается вторичная стенка, составленная из дополнительных слоев целлюлозы. Обычно в это время клетка уже дифференцирована и не растет (исключение составляют, например, клетки колленхимы).

В каждом отдельном слое вторичного утолщения микрофибриллы целлюлозы располагаются под одним углом (параллельно друг другу). Однако разные слои имеют разный угол, что обеспечивает большую прочность.

Часть клеток растений одревесневают (трахеальные элементы ксилемы, склеренхима и др.). В основе этого процесса лежит интенсивная лигнификация стенок (в небольших количествах лигнин есть во всех оболочках).

Лигнин не является полисахаридом, а представляет собой сложное полимерное вещество. Отложения лигнина могут иметь различную форму (сплошную, кольцевую, спиральную, сетчатую). Он скрепляет целлюлозу, не дает ей смещаться.

Лигнин не только обеспечивает прочность, но и дает дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических факторов.

Функции клеточной стенки

Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору. Это функция клеточной стенки аналогична одной из функций скелета животных. Однако она не единственная.

Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой.

Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон).

Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт.

Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию.

Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов.

У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.

Источник