Особливості хімічного складу клітин бактерій

Зміст

  • Морфологія клітинної стінки
  • Капсула
  • Морфологія цитоплазми
  • Рибосоми
  • Джгутики
  • Спори
  • Відмінності вірусів від бактерій

Бактеріальна клітина є повноцінним живим організмом. Щоб розуміти, як відбувається організація обмінних процесів у ній, необхідно знати хімічний склад клітин бактерій.

Хімічний склад бактеріальної клітини для побудови білків, вуглеводів і ліпідів включає такі елементи: азот, водень, кисень, вуглець. Якщо брати кількісне співвідношення, то відсоток води досягає 85, а суху речовину, що складається з білків, мінеральних сполук, ліпідів, вуглеводів, амінокислот, становить відсотки, що залишилися.

Морфологія клітинної стінки
Клітинна стінка ─ це зовнішній шар, що захищає клітину від зовнішніх впливів і що надає їй постійну форму, наприклад, округлу або форму вібріона, палички. Клітинна стінка грає функцію скелета. Вона така ж щільна, як і рослинна оболонка, на відміну від тваринної клітинної оболонки, яка м’яка. Усередині самої клітини тиск у кілька разів більше, ніж атмосферний, і якби не її щільна оболонка, то її розірвало б. Товщина стінки варіюється від 0,01 до 0,04 мкм і становить у середньому 10-50% від загальної маси.

Будова клітинної стінки грампозитивних і грамнегативних бактерій

Основним хімічним компонентом всіх вивчених раніше видів є муреин. Він складається з аминосахаров і амінокислот.

Залежно від того, як реагує клітинна стінка на фарбування по Граму, мікроорганізми діляться на грампозитивні і грамнегативні. У грампозитивних видів стінка може забарвлюватися аніліновими барвниками і після обробки йодом і спиртом зберігає колір. Грамнегативні після реакції на спирт стають безбарвними. У грампозитивних і грамнегативних видів хімічний склад бактеріальної клітини відрізняється.

У складі стінки грампозитивних форм є мукопептиду, полісахариди, тейхоевие кислоти.

Клітинна стінка грамнегативних бактерій за своїм хімічним складом дещо складніше. У ній є великий вміст ліпідів, які разом з білками і цукрами утворюють складні з’єднання: ліпополісахариди і ліпопротеїди. Клітинні стінки грамнегативних бактерій муреіна містять меншу кількість, але сама структура стінки має більш складну будову, ніж у грампозитивних.

Структура клітинної стінки грамнегативних мікроорганізмів

Вона складається з декількох шарів:

внутрішнього, що складається з муреіна;
за ним шар, що складається з білків;
після йде шар липополисахаридов;
зовнішній, що складається з ліпопротеїдів.
Клітинна стінка пропускає всередину необхідні речовини, з неї виходять продукти життєдіяльності.

Капсула
капсули клітини бактерій

У більшості бактерій над клітинною стінкою є капсула, яка не відноситься до обов’язкових компонентів. Поперечний розріз капсули може бути в кілька разів більше розмірів самої клітини. Мікрокапсула має ультратонку структуру, розглянути її можна тільки при хорошому збільшенні. Найчастіше капсула утворюється при виникненні несприятливих умов для життя. Капсула виконує захисні функції. Вона захищає клітину від висихання і бере безпосередню участь у водному обміні. Склад капсули бактерії включає в себе в основному полісахариди. Іноді в капсулі можуть перебувати клітковина, поліпептиди, глікопротеїни.

Морфологія цитоплазми
Будова бактерільной клітини

Всі внутрішні органели знаходяться в рідкому середовищі ─ цитоплазмі. У неї складна структура, яку стало можливим вивчити лише з появою потужних мікроскопів. Зовнішній шар цитоплазми називається цитоплазматичної мембраною. Крізь мембрану відбувається надходження необхідних речовин і вихід продуктів життєдіяльності за межі клітини. Через мембрану необхідні речовини проникають завдяки складним біохімічним процесам. У мембрані організація знаходження ферментів має упорядкований характер, що дозволяє мембрані виконувати функції контролю, не даючи можливості одним ферментам руйнувати інші. Хімічний склад мембрани складається з ліпопротеїнів. Мембрана є дуже міцною, і з її допомогою клітина може деякий час жити без оболонки. На тонких зрізах під мікроскопом добре видно, що структура мембрани складається з шару ліпідів, який знаходиться між шарами білків.

Рибосоми
У цитоплазмі знаходяться частинки, що здійснюють синтезування білка, ─ це рибосоми. Їх склад включає білок і молекули РНК. Число рибосом може налічуватися більше тисячі. У багатьох мікроорганізмів рибосоми знаходяться у вільному стані всередині цитоплазми, але є види, у яких рибосоми пов’язані з мембраною.

Рибосоми прокаріотів і еукаріотів

Усередині цитоплазми є і тимчасові включення, які є запасним варіантом і утворюються, коли настають несприятливі умови. Такі включення служать додатковим джерелом поповнення вуглецю.

У багатьох видів мікроорганізмів в цитоплазмі є гранули, в хімічний склад яких входить крохмаль або полісахариди, можуть зустрічатися і крапельки жиру. Так, наприклад, волютин є досить поширеним клітинним включенням. Його гранули складаються з поліметафосфата. Зазвичай мікроби акумулюють волютин в невластивих для них джерелах живлення, наприклад, там, де немає сірки. Рідка середа цитоплазми містить:

білки;
пігменти;
цукру;
ферменти;
РНК;
амінокислоти.
Джгутики
Різновиди джгутиків

Джгутики є додатковими органоїдами бактерій і служать для пересування клітини. Джгутики є не у всіх мікроорганізмів. Кріпляться джгутики до цитоплазматичної мембрані за допомогою пари дисків. Кількість джгутиків може бути різним: від пари, що розташовується з одного кінця, до джгутиків, розташованих по всій поверхні. Довжина джгутиків бактерій може бути в кілька разів більше довжини самої клітини. Хімічний склад джгутиків представлений білковою речовиною флажеліну.

Спори
При виникненні негативних хімічних або фізичних впливів бактерії утворюють спори, на відміну від грибів, яким суперечки необхідні для розмноження. Для виявлення спор бактерій використовується метод знаходження по Ожешко. Він дозволяє виявляти спори завдяки наявності в оболонці суперечка кальцієвої солі. Розміри суперечка у різних бактерій відрізняються, що важливо при їх диференціації. Життєвий цикл суперечка включає в себе такі етапи:

підготовчий;
стадія предспори;
створення оболонки;
стадія дозрівання спори;
стадія спокою.
Освіта бактеріальної суперечки

Спори бактерій різноманітні за формою. Вони можуть бути круглими, овальними, з ребрами жорсткості. При розгляданні під мікроскопом видно, що суперечки, як і зневоднений білок, мають високий коефіцієнт заломлення світла.
Структура зрілої спори складається з таких шарів:

Центральний (спороплазма). До складу центрального шару суперечка входить цитоплазма, системи білкового синтезу, хромосоми.
ЦПМ, що складається з двох шарів. Простір між двома шарами суперечка заповнене глікопептідних полімерами. Вони високочутливі до лізоциму.
Оболонка спори складається в основному з білка. Саме білки забезпечують високу стійкість суперечка до несприятливих умов. Завдяки їм суперечки здатні пролежати сотні років в очікуванні необхідних умов для проростання.
Відмінності вірусів від бактерій
Основна відмінність морфології вірусів від бактерій в тому, що віруси не мають клітинної будови. Віруси здатні розмножуватися тільки всередині клітини. Це відноситься і до вірусів бактерій ─ фагам. Морфологію та структуру вірусів можна вивчити тільки із застосуванням потужних мікроскопів. Форма вірусів так само різноманітна, як і форма клітин бактерій. Якщо порівняти хімічний склад бактеріальної клітини і вірусів, то хімічний склад простих вірусів складається з білка і нуклеїнової кислоти. Склад складних вірусів включає в себе поліпротеіновие з’єднання. Унікальність вірусів у тому, що вони можуть містити тільки один з носіїв інформації – або ДНК, або РНК. Носій генної інформації вірусів представлений декількома видами нуклеїнових кислот. У деяких вірусів, наприклад вірус герпесу, нуклеїнові кислоти можуть бути в цитоплазмі зараженої клітини і видавати себе за плазміди.

Схема будови клітини бактерії і клітини вірусу

Вивчення хімічного складу клітин бактерій необхідно для їх ідентифікації, культивування нових форм, способів отримання енергії, вивчення взаємодії мікроорганізму з середовищем, яке його оточує.

Посилання на основну публікацію