Ультраструктура бактериальной клетки.

Бактерии относятся к прокариотам, устроенным более примитивно, чем эукариоты (растительные и животные клетки).

Сходства в строении клеток эукариот и прокариот:

Ø Клеточное строение;

Ø Наличие цитоплазматической мембраны;

Ø Наличие цитоплазмы;

Ø Единая форма наследственности – ДНК.

Различия в строении клеток эукариот и прокариот:

Ультраструктуру бактериальной клетки удалось изучить с помощью электронного микроскопа, а также благодаря биохимическим, цитохимическим и иммунологическим методам.

Различают обязательные компоненты бактериальной клетки (имеющиеся у всех бактерий и постоянно) и необязательные (встречаются лишь у некоторых микроорганизмов и непостоянно). К обязательным элементам относятся: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид, рибосомы, мезосомы, пили 1-го порядка. К необязательным – капсула, споры, жгутики, плазмиды, пили 2-го порядка, включения.

Оболочка бактериальной клетки состоит из 3-х основных слоев: слизистый, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана.

Слизистый слой представляет собой аморфное слизистое образование. Некоторые бактерии имеют помимо этого легко отделяемого слизистого слоя, капсулу, отличающуюся упорядоченным фибриллярным строением. Образование капсулы зависит от среды, в которой находятся бактерии. Некоторые из них (пневмококки), образуют капсулу только в организме человека или животного, другие – в организме и на питательных средах с добавлением крови (возбудитель чумы). Функцией капсул является защита микроорганизмов от фагоцитоза, от действия антител и других барьерных факторов организма.

Клеточная стенка – прочная эластичная стенка, окружающая бактериальную клетку снаружи. Клеточная стенка имеет сложную структуру, ее химический состав и строение постоянны, что используется для определения вида микроорганизмов. В состав клеточной стенки почти всех прокариот обязательно входит пептидогликан (или муреин), обеспечивающий эластичность и ригидность. Это полисахарид, состоящий из чередующихся звеньев N-ацетилглюкозамина и N- ацетилмураловой кислоты. С каждым остатком данной кислоты ковалентно связан тетрапептид, в состав которого входят 4 аминокислоты: аланин, глутамин, лизин и диаминопимелиновая кислота, встречающаяся только у бактерий.

В 1885 г. датский врач Христан Грам предложил метод окраски бактерий, при котором одни бактерии окрашивались в фиолетовый цвет (их назвали грамположительными); другие – в красный (грамотрицательные). Сам автор не смог объяснить механизм такого окрашивания. Позже было установлено, что характер окраски бактерий зависит от особенностей строения клеточной стенки. Ее структура и химический состав различны у грам+ и грам- бактерий.

Грамположительные бактерии имеют сравнительно просто построенную, но мощную клеточную стенку. Она состоит преимущественно из множества слоев пептидогликана, составляющего до 95% его сухой массы. Часто вместо диаминопимелиновой кислоты содержится лизин, тейхоевые и липотейхоевые кислоты – на них приходится до 50% сухого веса клеточной стенки. Стенка эта не содержит липополисахаридов, но может включать различные белки, содержание которых вариабельно.

Грамотрицательные бактерии имеют сравнительно тонкую клеточную стенку, в ней выделяют 2 слоя – пластичный и ригидный. Последний образован одним слоем пептидогликана, составляющего не более 10% сухой массы клеточной стенки. На пептидогликановом каркасе расположены фосфолипиды, липополисахариды и белки, образующие пластичный слой. Толщина пластичного слоя значительно превышает размеры монослоя пептидогликана.

Различия в строении клеточной стенки Грам+ и Грам- бактерий.

Грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы.

Цитоплазматическая мембрана расположена под клеточной стенкой и отделяет ее от цитоплазмы, представляет собой эластичный фосфолипидный бислой, в который погружены молекулы белков, толщина – 8-10 нм. Цитоплазма – коллоидная система, состоящая из воды (70-80%), протеинов, жиров, углеводов, минеральных веществ, содержит органеллы (нуклеоид, рибосомы, мезосомы) и включения (гранулы, содержащие крахмал, гликоген, серу, волютин и т.д.).

Нуклеоид представляет собой кольцевую двунитевую молекулу ДНК и в отличие от ядер эукариот, не имеет мембраны и гистонных белков. Рибосомыпредставляют собой одноцепочечные молекулы РНК (40%), связанные с белком (60%), разбросанные по цитоплазме (от 500 до 5000 на одну бактериальную клетку). Мезосомы – производные ЦПМ, образуются путем инвагинации в цитоплазму, могут быть пластинчатыми (ламинарными), трубчатыми (тубулярными), везикулярными (пузырными), смешанными.

Пили 1-го порядка (фимбрии, ворсинки, реснички) покрывают поверхность бактериальной клетки в количестве от нескольких сотен до нескольких тысяч, размеры – 0,3-12 нм длиной и 3-10 нм шириной. Пили 2-го порядка (коньюгативные, половые) участвуют в коньюгации бактерий, имеются только у бактерий-доноров 1-4 на клетку.