Будова клітинної стінки у різних видів бактерій

Зміст

  • Особливості клітинної оболонки грампозитивних бактерій
  • Особливості оболонки грамнегативних бактерій
  • Використання людиною особливостей будови бактерій
  • Унікальна за своєю будовою клітинна стінка різних бактерій забезпечує їх різноманітність і особливості життєдіяльності.
  • Будова клітинної стінки грампозитивних і грамнегативних бактерій

Сучасна мікробіологія для вивчення і класифікації використовує наступні відмітні особливості бактерій:

Морфологічне клітинну будову:
кулясті «коки»;
паличкоподібні «бацили»;
спіралеподібні «спірохети»;
звивистою форми «вібріони».
Дихання:
дихають киснем «аеробні»;
безкисневі «анаеробні».
Спосіб харчування:
автотрофні «самостійні» – здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних за допомогою енергії хімічних реакцій або фотосинтезу (наприклад, синьо-зелені водорості);
гетеротрофні – перетворюють і переробляють готові органічні речовини, отримані в результаті життєдіяльності інших організмів, сюди відносяться патогенні (хвороботворні), і симбіотичні (корисні) мікроорганізми, а також бактерії, що живуть за рахунок процесів бродіння, гниття і т.д.
Середовище проживання:
зовнішня середу (грунт, вода і т.д.);
усередині живих організмів;
мертва органіка (трупи, відкладення, продукти життєдіяльності).
Спосіб розповсюдження і виживання (утворюють чи клітинні суперечки, чохли, слиз).
Реакція на тест по Граму (поділ за особливостями складу і будови стінок, ключова класифікація в розрізі теми будови клітинної стінки):
грампозитивні – забарвлюються під час проведення процедури фарбування по Граму (оболонка проникна для анілінового барвника (крісталлвіолет, метиловий фіолетовий та ін.));
грамнегативні – Не фарбується під час проведення процедури фарбування по Граму (клітинна оболонка непроникна для барвника).
Особливості клітинної оболонки грампозитивних бактерій
Суть проведення тесту (запропонований Г.К.Грамом в 1884 році) полягає в процедурі обробки зразка бактеріальної культури аніліновим барвником (крісталлвіолет, кристалічний фіолетовий). При подальшій промивці спиртом, Грам (+) види мікроорганізмів зберігають синє забарвлення, інші ж знебарвлюються. Здатність клітинної оболонки фіксувати барвник визначається складом і будовою клітинної стінки. Класифікація одноклітинних за типом структури клітинної стінки, піддається забарвленню чи ні за допомогою методу Грама, є однією з ключових. На практиці результати грам-тесту допомагають діагностувати інфекційні захворювання вивчати біохімічні властивості мікроорганізмів.

Фарбування за Грамом. Коки (кулясті) – грампозитивні і бацили (палички) – грамнегативні

Більшість грампозитивних бактерій мають масивну одношарову оболонку, проникну для анілінового барвника. Склад стінки включає в себе складні органічні молекули, основу механічної жорсткості надає муреин (гетерополімер), глікопептиди, мукопептиду. Будова стінки визначає форму мікроорганізму і є чимось на зразок зовнішнього скелета, з пористою структурою, товщиною порядку 40 молекул глікопептидами. Крім пептидоглікановому основи, до складу оболонки входять тейхоевие кислоти і полісахариди.

Незважаючи на загальну реакцію на барвник, серед грампозитивних можна зустріти організми, належать до самих різних підвидів, різних форм, розмірів, середовища проживання і способу харчування.
Більшість патогенних для людини бактерій є граположітельнимі, серед яких, наприклад, збудники таких інфекційних захворювань:

правець (Clostridium tetani),
ботулізм (Clostridium botulinum),
сибірська виразка (Bacillus anthracis),
стрептококи,
стафілококи (Staphylococcus aureus), що володіють високою стійкістю до температури і дії лікарських препаратів.
Структура клітинної стінки грампозитивних мікроорганізмів

Кислотостійкі види бактерій, завдяки особливому багатошаровому будові оболонки (до неї входять воски, полісахариди і білки), як правило, не забарвлюються за методом Грама. Для них застосовують спеціальний метод Ціля-Нельсена. Але деякі дають позитивний результат за методом Грама у випадку дуже високої концентрації барвника або підвищеної температури під час проведення процедури.

Кислотостійкі одноклітинні зберігають життєздатність в кислих і лужних середовищах, хоча нормальна для їх розвитку і зростання середу – нейтральна. Кислотостійкі мікроорганізми звичайно класифікуються як грампозитивні. Небезпечними для людей і тварин представниками цієї групи є збудники таких хвороб, як туберкульоз і проказа. Також кислотостійкими є деякі грунтові бактерії, здатні до фіксації атмосферного азоту і є симбионтами рослин.

Особливості оболонки грамнегативних бактерій
Незважаючи на те, що товщина мукопептідной стінки у них набагато менше, стінка є непроникною для кристалічного фіолетового барвника. Вся справа в принципово іншому будові та хімічному складі клітинної оболонки грамнегативних бактерій. Оболонка має багатошарову структуру і складається з:

зовнішньої оболонки (мембани), основний її складу – ліпосахарідов і білки;
Периплазма;
внутрішнього шару (муреин пептидоглікановому), його склад аналогічний, як і у стінок грампозитивних бактерій, але як правило, більш ніж у два рази тонше.
Завдяки більш складній структурі деякі представники цієї групи мають підвищену стійкість до антитіл і антибіотиків.
Структура клітинної стінки грамнегативних мікроорганізмів

З ускладненням клітинної стінки з’явилися нові функції і можливості. Деякі види бактерій, що живуть на твердих поверхнях, придбали можливість змінювати форму клітини (стінки «скелета» стали пластичними). Це важливо при ковзанні і переміщенні по нерівностях твердої середовища проживання.

Периплазма набуло функцію ізольованого місця зберігання деяких гидролизующих ферментів, необхідних для життєдіяльності клітини, але в той же час здатних розщепити і полімерні молекули самої бактерії. Завдяки гідролізу потрапляють ззовні полімерних молекул жива клітина розширює коло придатних для харчування речовин, в той же час непроникна для ферментів внутрішня оболонка перешкоджає «самопереваріванію» бактеріальної клітини.

У структуру зовнішньої мембрани входять білки, здатні утворювати гідрофільні пори, через які всередину клітини можуть проходити деякі макромолекули (цукру і амінокислоти), необхідні для живлення бактерії.

До даного класу бактерій відносяться багато бактерії, здатні міняти хімічний склад середовища проживання (бактерії оцтового і спиртового бродіння); симбіотичні – кишкова паличка (E coli), багато патогенні (хвороботворні) організми, такі як менінгокок (Neisseria meningitidis); легионелла (Legionella pneumophila), і знаменита Helicobacter pylori викликає виразкову хворобу і володіє високою кислотоустойчивостью.

Морфологія мікроорганізмів

Використання людиною особливостей будови бактерій
Першими мікроорганізмами, які були використані людиною для своїх потреб, були молочнокислі і бактерії спиртового бродіння. Саме вони готували для нас і готовлять дотепер сир, хліб і вино. Причому користуватися продуктом їх роботи люди почали задовго до відкриття бактерій і початку вивчення будови і складу продуктів їх життєдіяльності.

В даний час біологічні методи очищення стічних і фекальних вод стали доступні не тільки муніципальним підприємствам, але і приватним домовласникам. Сплячі культури входять до складу сучасних препаратів для вигрібних ям і локальних каналізацій. Фермерські господарства часто використовують кислотостійкі штами бактерій для швидкісної переробки компосту і тваринницьких відходів на добрива і для багатьох інших цілей.

Також багато генетично модифіковані бактерії беруть участь в процесах виробництва лікарських препаратів, синтезу нових видів полімерів та інших матеріалів з унікальними хімічними властивостями і складною будовою.

Посилання на основну публікацію