Добавил:
Billar
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Зарипова Фалия Фуатовна. / ПР1_Систематика и номенклатура бактерий. Морфология бактерий и методы ее изучения (1).pdf
Окраска по Граму
Применение окраски по Граму
особенно важно для:
1) идентификации многих бактерий
2) выбора антибиотика (т. к. в целом
грамположительные бактерии более
чувствительны к пенициллину)
Однако, по данной методике
окрашиваются не все бактерии
(микобактерии, Treponema pallidum,
Micoplasma pneumoniae, хламидии,
риккетсии и др.)
У грамположительных бактерий пептидогликан связан с
тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами и имеет
многослойную структуру. Тейхоевые кислоты пронизывают
пептидогликан насквозь или находятся на его поверхности.
Липотейхоевые кислоты закреплены в цитоплазматической
мембране. Они также пронизывают пептидогликан или
располагаются между ним и мембраной
У грамотрицательных бактерий пептидогликан однослоен
и покрыт наружной мембраной с мозаичным строением. В
ее состав входит липопротеин. Он покрыт пластинчатой
мембрамоподобной структурой, состоящей из
фосфолипидов, липополисахарида (ЛПС) и белков.
Наружная мембрана пронизана белками-поринами,
которые выполняют функцию транспортных каналов
Строение клеточной стенки Грамположительных и грамотрицательных бактерий
Информация хорошо изложена здесь: hJps://studQle.net/preview/3882818/page:10/
С разрешения из: Ingraham JL, Maaloe J, Neihardt FC. Growth of the Bacterial Cell. Sinauer Associates; 1983
Клеточная стенка грамположительных и грамотрицательных бактерии
Грамположительная
бактерия
Грамотрицательная
бактерия
Жгутик
Тейхоевая кислота
Пили
Капсула
Наружная мембрана
Пептидогликан
Цитоплазматическая
мембрана
Периплазма-
тическое
пространство
Периплазматическое
пространство содержит
энзимы β-лактамазы
направленных на борьбу с
бета-лактамными
антибиотиками
Тейхоевая к-та — это
основной поверхностный
антиген, индуцирует шок
при заболеваниях
Пептидокликан
расщепляется под
действием фермента
лизоцима, содержащегося
в слезах, слизи, слюне
человека
Периплазматическое пространство
Присутствует только у Грамотрицательных клеток
Периплазматическое пространство — промежуток между пептидогликанами клеточной стенки и цитоплазматической
мембраной у Грам- бактерий, в котором находятся специфические белки, олигосахариды и неорганические молекулы.
Периплазматические белки представлены двумя типами: транспортными белками и гидролитическими ферментами.
1) Транспортные белки — это переносчики, связывающиеся с субстратами внешней среды и транспортирующие их от НМ к ЦПМ.
2) Гидролитические ферменты (гликозидазы, протеазы, липазы и др.) многие бактерии вырабатывают в больших количествах.
Это расширяет круг используемых ими веществ. Однако гидролитические ферменты гидролизуют все типы полимерных молекул:
как синтезируемые самой клеткой, так и чужеродные, попавшие в клетку извне. Отрицательные последствия гидролиза
собственных молекул (самопереваривание) очевидны. Поэтому эти ферменты изолированы у Грам- бактерий от
цитоплазматического содержимого в периплазматическом пространстве.
Грам+ бактерии, не имеющие периплазматического пространства,
выделяют гидролитические ферменты во внешнюю среду.
Функции:
•
Транспортная: транспорт субстратов из внешней среды к ЦПМ
•
Участие в осморегуляции
Цитоплазматическая мембрана
Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) ограничивает протопласт, располагаясь непосредственно под клеточной стенкой. Это
физический, осмотический и метаболический барьер между внутренним содержимым бактериальной клетки и внешней средой.
Она ограничивает протопласт, располагаясь непосредственно под клеточной стенкой, для нее характерна избирательная
проницаемость. В химическом отношении – представляет собой липопротеин, состоящий из 15-30% липидов и 50-70% протеинов.
Разные виды бактерий отличаются друг от друга по липидному составу своих мембран.
Это сложно организованная структура, состоящая из двойного фосфолипидного слоя, пронизанного белками-глобулинами.
Функции:
•
метаболическая (содержит большое количество ферментов, осуществляющих все виды обменных процессов)
•
регуляция осмотического давления, т. к. она полупроницаема
•
выделительная (экзоферментов, токсинов, других БАВ и продуктов метаболизма)
•
энергетическая (транспорт электронов у аэробов)
•
синтетическая (синтез компонентов клеточной стенки, в т. ч. и основных – пептидогликана, тейхоевых кислот, ЛПС,
фосфолипидов
•
ее инвагинаты образует мезосомы (эквивалентны митохондриям эукариот)
•
в цитоплазматической мембране находятся центры роста, от которых образуется перегородка при делении клеток и
спорообразовании.
Цитоплазма и включения
Цитоплазма (протоплазма) — содержимое клетки, окруженное цитоплазматической мембраной и занимающее основной объем
бактериальной клетки. Цитоплазма является внутренней средой клетки и представляет собой сложную коллоидную систему,
состоящую из воды (около 75%) и различных органических соединений (белков, РНК и ДНК, липидов, углеводов, минеральных
веществ). Выявляется электронной микроскопией.
Располагающийся под цитоплазматической мембраной слой протоплазмы более плотный, чем остальная масса в центре клетки.
Фракция цитоплазмы, имеющая гомогенную консистенцию и содержащая набор растворимых РНК, ферментных белков, продуктов и
субстратов метаболических реакций, получила название цитозоля. Другая часть цитоплазмы представлена
разнообразными структурными элементами: нуклеоидом, плазмидами, рибосомами и включениями.
Функции цитоплазмы: Содержит клеточные органеллы.
У многих микроорганизмов при избытке питательных веществ в окружающей среде в цитоплазме клеток
откладываются включения – запасные вещества разной химической природы и функционального назначения.
Включения — продукты клеточного метаболизма, имеющие приспособительное значение. Когда в этих веществах возникают
потребности, они снова включаются в метаболизм.
Функции включений:
1.Трофическая: запасные вещества служат источником питательных веществ. Так, волютиновые гранулы коринебактерий
дифтерии играют роль фосфатных депо, за счет которых клетка может при недостатке фосфора в среде осуществить еще
несколько делений.
2.Энергетическая: запасные вещества служат источником энергии. Поэтому при отсутствии внешних источников энергии они могут
продлить время существования клетки, а у спорообразующих видов — создать условия для образования спор.
3.Дифференциально-диагностичес кое значение у некоторых бактерий. Зерна волютина обнаруживаются у возбудителя дифтерии
(Corynebacterium diphtheriae) и дифтероидов (C. xerosis, вызывающего конъюнктивиты, и C. ulcerans, вызывающего
дифтериеподобные поражения кожи), но отсутствуют у непатогенных ложнодифтерийных палочек (C. pseudodiphtheriticum).
Генетический аппарат. Нуклеоид. Плазмиды
ДНК прокариот построена так же, как и у эукариот
Нуклеоид — эквивалент ядра эукариот, хотя отличается от него по своей структуре и химическо му составу. Нуклеоид не отделен от
цитоплазмы ядерной мембраной, не имеет ядрышек и гистонов, содержит одну хромосому, имеет гаплоидный (одиночный) набор
генов, не способен к митотическому делению.
Нуклеоид расположен в центре бактериальной клетки, содержит двунитевую молекулу ДНК, небольшое количество РНК и белков. У
большинства бактерий двунитевая молекула ДНК диаметром около 2 нм, длиной около 1 м с молекулярной массой 1–3х109 Да
замкнута в кольцо и плотно уложена наподобие клубка.
Плазмиды — это стабильные элементы внехромосомной
ДНК, которые не являются строго необходимыми для
функционирования бактериальной клетки. Гены,
содержащиеся на плазмидах, дают своим обладателям
полезные свойства, увеличивающие их
приспособленность:
•
гены, отвечающие за производство антибиотиков
и устойчивость к ним;
•
гены, повышающие устойчивость к тяжёлым
металлам и УФ-излучению;
•
гены, кодирующие все компоненты, необходимые для
конъюгации.
Рибосомы
Рибосомы — немембранные органеллы всех живых клеток. Представляют собой макромолекулярные устройства, служащие
для биосинтеза белка на стадии трансляции.
Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму, диаметр от 15-20 нанометров (прокариоты) до 25-
30 нанометров (эукариоты), состоят из большой и малой субъединиц. Малая субъединица считывает информацию с матричной РНК,
а большая — присоединяет соответствующую аминокислоту к синтезируемой цепочке белка.
Рибосомы существуют в клетках как про-, так
и эукариот. Рибосомы бактерий, архей и эукариот в
значительной степени похожи друг на друга, что
свидетельствует об их общем происхождении. Также у
клеток всех доменов по одной цепи мРНК
одновременно может перемещаться более одной
рибосомы (составляя полисому). Прокариотические и
эукариотические рибосомы различаются по размеру,
структуре, составу и соотношению белка и РНК.
Поверхностные структуры бактериальной клетки
Жгутики
Жгутики – надоболочечная структура прокариотической клетки. Являются органом движения.
Представляют собой тонкие длинные нитевидные белковые образования диаметром 12−30 нм и
длиной от 9 до 80 мкм.
Жгутики состоят из сократительного белка типа миозина – флагеллина (от. лат. flagellum – жгутик),
обладающего антигенной специфичностью. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.
По характеру расположения жгутиков и их количеству бактерии делят на следующие группы:
•
атрихи – не имеют жгутиков;
•
монотрихи — один полярно расположенный жгутик;
•
лофотрихи — пучок жгутиков на одном конце;
•
амфитрихи — пучки жгутиков на обоих концах клетки;
•
перитрихи — множество жгутиков, расположенных вокруг клетки.
В качестве источника энергии при движении жгутиков используется разность потенциалов на
цитоплазматической мембране. Скорость вращения жгутика может достигать 100 об/с. При
наличии у бактерии нескольких жгутиков они начинают синхронно вращаться, сплетаясь в единый
пучок, образующий своеобразный пропеллер. Жгутики вращаются по часовой или против часовой
стрелки. В зависимости от этого клетка движется либо вперед, либо назад.
Жгутики выявляются при световой микроскопии только после специального окрашивания:
серебрением по Морозову, окраской по Грею. Наиболее четко жгутики выявляются при
электронной микроскопии при напылении тяжелыми металлами. Подвижность бактерий можно
визуализировать при помощи фазово-контрастной или световой микроскопии «раздавленной»
или «висячей» капли).
Функции жгутиков:
•
Обеспечивают адгезию — начальную стадию инфекционного процесса
•
Обеспечивают подвижность бактерий
•
Определяют антигенную специфичность (Н-антиген)
E. coli: Жгутики (Ж) и пили (П)
Электронная микроскопия