Ультраструктура бактериальной клетки.

Прокариоты отличаются от эукариотов по ряду основных признаков:

1. Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны).

2. Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.

3. Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.

4. Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).

5. Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.

6. Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0,5- 0,8 микрометров (мкм) х 2- 3 мкм.

Ультраструктура бактерий изучается с помощью электронно-микроскопических исследований.

Единицы измерения: бактерии - мкм; вирусы - нм.

Обязательными органоидами являются: ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана, клеточная стенка.

Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются: капсула, споры, ворсинки (пили), жгутики.

Обязательные органоиды бактериальной клетки:

Нуклеоид- ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной. В молекуле ДНК закодирована генетическая информация клетки.

Цитоплазма- сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зерна волютина, гликогена, гранулезы ), рибосомы и другие элементы белоксинтезирующей системы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате инвагинации цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).

Цитоплазматическая мембрана - прилегает к внутренней поверхности стенки и состоит из трех слоев: липидного, протеинового и полисахаридного. Выполняет ряд важнейших функций - барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы - дыхательные, окислительно - восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки).

Клеточная стенка - присуща большинству бактерий (кроме микоплазм). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, принимает участие в росте и делении клетки. С ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. Основное химическое соединение клеточной стенки, которое специфично только для бактерий - пептидогликан (муреиновые кислоты). От структуры и химического состава клеточной стенки бактерий зависит важный для систематики признак бактерий - отношение к окраске по Граму. В соответствии с ним выделяют две большие группы - грамположительные ("грам+”) и грамотрицательные ("грам-) бактерии.

Стенка грамположительных бактерий после окраски по Граму сохраняет комплекс йода с генциановым фиолетовым (окрашены в сине- фиолетовый цвет), грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс и соответствующий цвет после обработки и окрашены в розовый цвет за счет докрашивания фуксином.

Особенности клеточной стенки грамположительных бактерий: мощная, толстая, в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов (ЛПС).

Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий: клеточная стенка значительно тоньше, чем у грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды. Устроена более сложно- имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная.

L- формы бактерий.

Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку (антибиотики, ферменты, антитела и др.), происходит L- трансформация бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки. L- трансформация является не только формой изменчивости, но и приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. Утрата клеточной стенки делает L- формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам.

К поверхностным структурам бактерий (необязательным), относятся капсула, жгутики, микроворсинки.

Капсула - или слизистый слой окружает оболочку ряда бактерий. Выделяют микрокапсулу, выявляемую при электронной микроскопии в виде слоя микрофибрилл, и макрокапсулу, обнаруживаемую при световой микроскопии. Капсула является защитной структурой (прежде всего от высыхания), у ряда микробов- фактором патогенности, препятствует фагоцитозу. У сапрофитов капсулы образуются во внешней среде, у патогенных м/о - чаще в организме хозяина. Существует ряд методов окраски капсул в зависимости от их химического состава. Капсула чаще состоит из полисахаридов, реже- из полипептидов.

Наиболее распространенная окраска- по Бурри - Гинсу.

Жгутики.

Подвижные бактерии могут быть скользящие (передвигаются по твердой поверхности в результате волнообразных сокращений) или плавающие, передвигающиеся за счет нитевидных спирально изогнутых белковых образований- жгутиков. По составу жгутики состоят из белка флагеллина.

По расположению и количеству жгутиков выделяют ряд форм бактерий:

1. Монотрихи - имеют один полярный жгутик (холерный вибрион, синегнойная палочка).

2. Лофотрихи - имеют полярно расположенный пучок жгутиков.

3. Амфитрихи - имеют жгутики по диаметрально противоположным полюсам.

4. Перитрихи - имеют жгутики по всему периметру бактериальной клетки (Е. coli, сальмонеллы брюшного тифа, паратифов А и В).

Способность к целенаправленному движению у бактерий генетически детерминирована.

Фимбрии (пили, ворсинки) - короткие нити, в большом количестве окружающую бактериальную клетку, с помощью которых бактерии прокрепляются к субстратам. Фимбрии являются факторами адгезии и колонизации. По составу состоят из белка пилина.

F- пили (фактор фертильности) - при помощи них происходит передача генетической информации от клети к клетке. Имеют белковую структуру.

Спорообразование- способ сохранения определенных видов бактерий в неблагоприятных условиях среды. Эндоспоры образуются в цитоплазме, представляют собой клетки с низкой метаболической активностью и высокой устойчивостью (резистентностью) к высушиванию, действию химических факторов, высокой температуры и других неблагоплиятных факторов окружающей среды. При световой микроскопии часто используют метод выявления спор по Ожешко.

Споры отличаются по форме, размерам и расположению в клетки.

Располагаются центрально -- возбудитель сибирской язвы, субтерминально -- ближе к концу (возбудитель ботулизма, анаэробной инфекции), терминально -- на конце палочки (возбудитель столбняка).