Бактериальной (прокариотной) клетки.

К обязательным структурам клетки относятся: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы, нуклеоид (рис.3).

Клеточная стенка придает форму клетке, предохраняет её от неблагопри-

ятных внешних тепловых и механических воздействий, защищает клетку от проникновения в неё избытка влаги.

Химический состав и строение клеточной стенки бактерий обусловливают деление бактерий на две группы: грамположительные (Грам+) и грамотрицательные (Грам-), по имени датского ученого Кристиана Грама, предложившего в 1884 г. специальный способ окраски бактерий (окраска по Граму). К грамположительным относятся бактерии, в клетках которых после окрашивания и обработки спиртом в цитоплазме удерживается ком­плекс красителей - кристаллического фиолетового и йода, и они сохраняют темно-фиолетовый цвет. Бактерии, обесцве­чивающиеся при обработке спиртом,

относятся к грамотрицательным. Окраска по Граму имеет важное диагностическое значение, используемое в классификации бакте­рий.

Рис.3. Схема строения бактериальной клетки:

I- капсула; 2 - клеточная стенка; 3 - цитоплазматическая мембрана (ЦПМ);

4 - цитоплазма; 5 - мезосомы; 6 - рибосомы; 7 - полисахаридные гранулы; 8 - нуклеоид;

9 - плазмиды; 10 - включения серы; 11 - жи­ровые капли; 12 - полифосфатные гранулы;

13 - внутриплазматические образования; 14 - базальное тельце; 15 – жгутики

Химический состав и строение клеточной стенки бактерий суще­ственно отличаются от клеточных стенок эукариот. Опорный "скелет" (каркас) клеточной стенки бактерий составляет полимерное соединение пептидогликан (муреин). У грамположительных бактерий клеточная стенка однослойная, содержит около 90% муреина, в ее состав входят тейхоевые кислоты. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка многослойная, в ее состав входит около 5-10% муреина, снаружи расположен белково-липидный слой.

Клеточная стенка имеет поры, через которые осуществляется обмен клетки с окружающей средой. У некоторых бактерий клеточная стенка имеет от­верстия для выхода фимбрий - органов прикрепления и жгутиков - органов движения клетки.

а б

Рис.4. а - Схема строения клеточных стенок грамположительных и

грамотрицательных бактерий; б -капсулы бактерий

Цитоплазма - внутреннее содержимое клетки, представляет по­лужидкую коллоидную систему, степень вязкости которой зависит от возраста и физиологического состояния клетки. В молодых клетках вязкость цитоплазмы незначительная, что обусловливает ее более ин­тенсивный обмен веществ.

Цитоплазма содержит воду до 70 - 80% от массы клетки, ферменты, аминокислоты, субстраты и продукты обмена веществ клетки. В цитоплазме располагаются жизненно важные структуры клетки и гранулы запасных веществ.

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) является единственной мембранной структурой прокариотической клетки, в отличие от эукариот. Она играет важную роль в обмене веществ клетки. Через поры ЦПМ в клетку поступают питательные вещества и выводятся конечные продукты обмена ве­ществ. Нарушение целостности ЦПМ приводит к гибели клетки.

Рибосомы - небольшие округлые гранулы, рассеянные в цитоплазме, состоящие из РНК (60%) и белка (40%). В них происходит синтез белков. Число рибосом может быть от 5 до 50 тыс., что зависит от возраста клеток и условий культивирования. В молодых клетках наблюдается повышенное содержание рибосом.

Нуклеоид (ядерный аппарат) состоит из одной спирально закрученной нити ДНК, замкнутой в кольцо (бактериальная хромосома), занимает центральную область в цитоплазме и является основным фактором передачи генетической информации потомству.

Кроме нуклеоида, в цитоплазме некоторых бактериальных клеток могут находиться в сотни раз более короткие нити ДНК - так называемые внехромосомные факторы наследственности - плазмиды. Они придают организму дополнительные, полезные для него свойства, в частности связанные с размножением, устойчивостью к лекарственным препаратам, болезнетворностью и др.

В клетках бактерий часто содержатся гранулы резервных (запасных веществ), к которым относятся полисахариды (гликоген, крахмал, гранулеза), липиды (гранулы и капельки жира), полифосфаты (волютин), соединения серы и др. У многих бактерий клеточная стенка снаружи покрыта слизистым образованием - капсулой, предохраняющей клетку от высыхания и механических повреждений (рис.4б). Капсулы чаще всего - полисахариды (декстран, леван), реже - гликопротеиды, полипептиды. При быстром размножении на жидких сахаросодержащих субстратах слизеобразующие бактерии (например, Leuconostoc mesenteroides) могут превратить их в сплошную слизистую массу. Ослизнению подвергаются мясо, колбасы, творог; наблюдается тягучесть молока, рассолов, квашеных овощей, пива, вина. Капсулы затрудняют борьбу с бактериями в пище­вых производствах, капсулы болезнетворных бактерий затрудняют ле­чение.

Многие бактериальные клетки имеют на своей поверхности пря­мые отростки - фимбрии (пили). Они короче и тоньше жгутиков, но бо­лее многочисленны (10 и более тысяч). Их функции недостаточно вы­яснены. Предполагают, что с их помощью бактерии прикрепляются к субстрату или образуют агрегаты клеток, уча­ствуют в регуляции водносолевого обмена бактерий, а также служат для передачи наследственной информа­ции из клетки в клетку при конъюгации бактерий. Побочная функция фимбрий - защита клетки от нападения паразитов.

Движение бактерий.

Примерно 1/5 часть бактерий (в основном палочковидные, некоторые кокки и все извитые формы) обладает способностью к передвижению. К неподвижным фор­мам относится большинство кокков и некоторые палочковидные бак­терии. Большинство подвижных бактерий активно передвигаются толь­ко в жидкой среде. Чаще всего движение осуществляется с помощью длинных тонких локомоторных структур – жгутиков. Длина жгутиков может во много раз превышать длину тела бактерии (от 3 до 20 мкм), а их число может изменяться от I до 100. Наличие, число и расположение жгути­ков на поверхности клетки имеют диагностическое значение (рис.5).

Бактерии, не имеющие жгутиков, могут перемещаться с помощью винтообразных сокращений и скользящим движением. Но наибольшую скорость передвижения обеспечивает перемещение с помощью жгутиков.

Рис.5 Расположение жгутиков у бактерий:

а – монотрих; б – амфитрих; в – лофотрих; г – перитрих

Способность к движению позволяет бактериям переместиться в ту область среды, в которой условия для их роста оптимальны.