Структура бактериальной клетки. Цитоплазматические структуры бактериальной клетки: строение, функции, методы выявления. Кислотоустойчивые бактерии, методы выявления
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Общий план строения бактериальной клетки
Любая бактериальная клетка имеет нуклеоид, цитоплазматическую мембрану, мезосомы, цитоплазму и рибосомы. Все остальные органеллы являются факультативными.
Цитоплазматическая мембрана. Мезосомы. Цитоплазма
Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) – это двойной слой липидов с направленными наружу гидрофильными головками и погруженными внутрь гидрофобными хвостами. У бактерий это чаще всего фосфолипиды и нейтральные жиры. Липиды – это основа механической стабильности мембраны.
ЦПМ также пронизывают белки: структурные (также поддерживают структуру мембраны) и функциональные (ферменты синтеза, переноса веществ и дыхания). Они бывают интегральными (проходят через всю толщу), поверхностными и периферическими.
ЦПМ выполняет целый ряд функций: структурную, барьерную, транспортную, интегрирующую, энергетическую, участвует в процессах биосинтеза, репликации ДНК, деления и спорообразования.
Мезосомы – это впячивания ЦПМ внутрь клетки. Наличие мезосом позволяет увеличить рабочую поверхность мембраны, разместив на ней большее количество ферментов (например, дыхательной цепи). Мезосомы также участвуют в процессах деления и спорообразования, а у немногочисленных бактерий еще в секреторных процессах.
За редкими исключениями бактерии не способны к эндо- и экзоцитозу.
Цитоплазма – это полужидкое содержимое клетки, ограниченное ЦПМ. На 75% цитоплазма состоит из воды, остальное составляют растворенные и взвешенные в ней органические и минеральные вещества. Жидкую часть цитоплазмы с растворенными в ней веществами называют цитозолем, а остальные элементы (нуклеоид, рибосомы, включения и др.) называют структурными элементами. Важнейшая функция цитоплазмы – объединение всех клеточных компонентов и обеспечение их взаимодействия.
Цитоплазматическая мембрана, мезосомы и цитоплазма выявляются электронной микроскопией.
Нуклеоид. Рибосомы
Нуклеоид – структурный элемент прокариотической клетки, в котором находится жизненно необходимый генетический материал (это всегда ДНК).
Нуклеоид называют эквивалентом ядра эукариотической клетки, однако отличия между ними значительны:
нуклеоид не отделен от ЦП ядерной мембраной;
не имеет ядрышек и гистонов;
почти всегда это одна хромосома с гаплоидным набором генов;
почти всегда это кольцевая (замкнутая) молекула ДНК.
Так же как и хромосомы у эукариот, нуклеоид у прокариот выполняет функции хранения, передачи и реализации наследственной информации.
Кроме нуклеоида, в цитоплазме могут находиться плазмиды – также кольцевые молекулы двунитевой ДНК, но меньшие по массе. В них тоже кодируется наследственная информация, но она не является жизненно важной.
Нуклеоид выявляется электронной и фазово-контрастной микроскопией, а также в световой микроскоп при окраске по Романовскому-Гимзе (окрашивается в фиолетовый цвет на фоне бледно-розовой цитоплазмы).
Рибосомы у прокариот, в отличие от эукариот, не объединяются в эндоплазматическую сеть и имеют меньшую массу и размер. Коэффициент седиментации (скорость осаждения в центрифуге) для большой и малой субъединиц – 50S и 30S соответственно, а после их объединения – 70S. Функция рибосом – синтез белка, и чем он интенсивнее, тем больше их в клетке. При активном синтезе рибосомы могут объединяться в полисомы. Выявляются рибосомы электронной микроскопией.
Включения цитоплазмы
Включения – необязательные компоненты бактериальной клетки: зерна, глыбки, капли или гранулы различной формы с запасаемыми химическими веществами. Включения преимущественно состоят из полисахаридов (гликоген и крахмал), липидов, полифосфатов (зерна волютина), минеральных веществ (S, Ca, Fe). Функция включений – трофическая и энергетическая. Зерна волютина могут выявляться световой микроскопией после окраски по Леффлеру или по Нейссеру.
Кислотоустойчивые бактерии
Кислотоустойчивые бактерии в составе своей клеточной стенки содержат много липидов и восков. Наиболее известные представители: Mycobacterium tuberculosis (туберкулез), Mycobacterium leprae (лепра). Они плохо окрашиваются анилиновыми красителями, поэтому применяются специальные техники, такие как окраска по Цилю-Нильсену.
