1. Цитоплазма и внутриклеточные структуры. Рибосомы и включения бактериальной клетки

Цитоплазма - это внутренняя среда клетки, окруженная ЦПМ, которая связывает все внутриклеточные структуры. Она представляет собой коллоидную массу, кот состоит на 80% из воды, РНК, ферментов, субстратов. Здесь находятся рибосомы, нуклеоид, цитоплазматические образования (мезосомы, хроматофоры), включение с белковой однослойной мембраной и безмембранные включения, которые являются запасными веществами.

Рибосомы - частицы размером 17-18 нм, кот состоят из РНК (60-65%) и белка (35-45%). Рибосомы содержат до 80-85% всей РНК клетки. По аминокислотному составу белок рибосом похож с гистонами рибосом эукариот. В нем нет серосодержащих аминокислот и триптофана. Рибосомы бактерий - это 70S-частицы, состоящие из 2 субъединиц - 30S и 50S. Форма малых субъединиц рибосом у бактерий, архебактерий и эукариот отличается: у бактерий нет носика и лопастей, у архебактерий есть носик, но нет лопастей, у эукариот есть и носик, и лопасти, Бактериальная клетка содержит 1 500-50 000 рибосом.. В среднем каждую секунду образуется 5-10 рибосом. Большая часть рибосом у бактерий объединяется в полисомы. Полисомы прикрепляются к веткам и-РНК, а остальные - до нитей ДНК, и образуются комплексы и-РНК, ДНК и рибосом, наличие которых объясняется ассоциацией процессов транскрипции и трансляции. Основная функция рибосом синтез белка.

К одномембранних включений относят карбокснсомы, аеросомы, магнитосомы. Карбокснсомы - 4 - или 6-гранные включения диаметром до 500 нм. Содержат ключевой фермент цикла Кальвина - рибулозодифосфаткарбоксилазу. Встречаются в клетках цианобактерий, пурпурных бактерий и хемолитоавтотрофов. Аеросомы - полые цилиндры, состоящие из газовых пузырьков в рядах, образуя сотоподобную структуру. Аеросомы заполнены воздухом. Встречаются у водных бактерий и являются регуляторами плавучести. Магнитосомы- частицы Fe₃0₄, разные по форме и количеству. Характерные для бактерий, в которых наблюдается магнитотаксис.

Запасные вещества образуются в клетках в результате обмена веществ. Их образования зависит от условий культивирования микроорганизмов

2 Общие свойства микроорганизмов

*Признак, получивший отражение в самом названии «микроорганизмы» - это малая величина особи. Она не только послужила причиной отделения этих организмов от животных и растений: с нею существенно связаны также особенности морфологии микробов, активность и пластичность их метаболизма и распространение их в природе, а также удобство обращения с ними в лаборатории. Мир микроорганизмов – это совокупность всех объектов с размером < 70-80 мкм. Диаметр большинства бактерий не превышает тысячной доли мл. Данные о тонкой структуре клетки приводят в нанометрах. Размеры мелких цианобактерий, дрожжей, и простейших находятся в пределах 10 мкм. Встречаются мельчайшие бактерии, размеры которых - 0,15-0,12 мкм, по законам теории мельче быть не может. Наибольшие по размерам – нитчатые и спиралевидные бактерии – 100 мкм (заметны невооруженным глазом). Средние размеры бактерий колеблются в пределах 0,5-3 мкм.

*Обмен веществами между средой и клеткой многих микроорганизмов. Правило Рубнера (1893) гласит, что энергетический обмен животного в покое пропорционален не массе, а поверхности его тела. Если это правило, в соответствии с его смыслом, распространить на отдельные ткани и малые клетки, то следует ожидать, что уровни метаболической активности будут различаться на несколько порядков. Интенсивность метаболизма, измеренная по потреблению О₂, действительно зависит от размеров тканей и клеток. Соответственно высоки и скорости прироста микроорганизмов. В организме одного быка весом 500 кг за 24 ч образуется примерно 0,5 кг белка; за это же время 500 кг дрожжей могут синтезировать более 50000 кг белка.

*Пластичность метаболизма. У высших растений и животных изменения обмена веществ относительно жестко ограничены имеющимся набором ферментов; в процессе индивидуального развития состав ферментов у них меняется, но при перемене условий внешней среды такие изменения весьма незначительны. Микроорганизмы отличаются большой гибкостью. Для бактерий высокая способность к адаптации совершенно необходима. Это определяется их малыми размерами. В клетке микрококка найдется место только для нескольких сотен тысяч белковых молекул. Поэтому ненужные в данное время ферменты не могут содержаться про запас. Некоторые ферменты, служащие для переработки питательных веществ, синтезируются только тогда, когда соответствующее вещество появляется вблизи клетки. Такие индуцибельные ферменты могут составлять до 10% общего белка, содержащегося в клетке. Таким образом, клеточные регуляторные механизмы у микробов играют большую роль и проявляются более отчетливо, чем у других живых существ.

*Распространение микроорганизмов. Малые размеры имеют значение и для экологии. Многие растения и животные, ныне широко распространившиеся благодаря человеку, встречались раньше лишь на отдельных континентах. В отличие от этого бактерии (включая цианобактерий) вездесущи: их можно найти в арктических областях, в воде и в высоких слоях атмосферы. Видовой состав их во всех местообитаниях в широких пределах сходен с их видовым составом в почве. Благодаря своему малому весу микроорганизмы легко распространяются с воздушными потоками. В естественных условиях ни одно местообитание, ни один субстрат не нуждается в специальном заражении каким-либо микробом. Этим обстоятельством пользуются для получения накопительных культур. Как правило, достаточно одного грамма садовой почвы, чтобы найти вид бактерий, способный расти за счет любого природного вещества. Микроорганизмы существуют повсюду; среда определяет лишь то, какие формы будут в данном месте активно размножаться. Создавая в пробирке соответствующие селективные условия, можно из небольшого количества земли или ила, а в особых случаях и из других материалов получать накопительные культуры, а из них и чистые культуры большинства известных микроорганизмов.

*Количественные работы и успехи генетических исследований. Методы, с помощью которых можно выращивать в лаборатории микроорга­низмы, разработали О. Брефельд, Р. Кох и его школа. Введение в практику прозрачных питательных сред, уплотненных желатиной или агаром, позволило изолировать отдельные клетки, следить за их ростом в колонии и получать чистые культуры. Разработка стандартных методов стерилизации и приготовления питательных сред привела к быстрому развитию медицинской микробиологии. Малые размеры микроорганизмов позволяют получать в одной пробирке или чашке Петри и исследовать популяции, состоящие из 10⁸-10¹⁰ отдельных клеток.