Клеточная стенка бактерий выполняет следующие функции:
• механическую защиту клетки от воздействий факторов окружаю-
щей среды;
• обеспечивает поддержание формы бактериальной клетки;
• дает возможность клетке существовать в гипотонических раство-
рах;
• осуществляет транспорт веществ и ионов (характерно для грамот-
рицательных бактерий, имеющих наружную мембрану, которая является
дополнительным барьером для их поступления; основным барьером
служит цитоплазматическая мембрана);
• препятствует проникновению в клетку токсических веществ (также
более характерно для грамотрицательных бактерий, имеющих наружную
мембрану);
• на клеточной стенке находятся рецепторы, на которых адсорбиру-
ются бактериофаги и бактериоцины;
• в клеточной стенке находятся антигены (липополисахариды у гра-
мотрицательных бактерий и тейховые кислоты у грамположительных
бактерий);
• на клеточной стенке находятся рец.
мбраной. Их образование характерно чаще для грамположи-
тельных бактерий. Сферопласты отличаются от протопластов тем, что у
них сохраняются остатки клеточной стенки, а образуются они преиму-
щественно из клеток грамотрицательных бактерий.
Протопласты и сферопласты можно получить в лабораторных усло-
виях, обрабатывая клетки бактерий лизоцимом (син. N-ацетилмурами-
даза), разрушающим муреин; антибиотиками пенициллинового ряда (пе-
нициллин, ампициллин, карбенициллин и др.) или циклосерином, подав-
ляющими синтез муреина. Фермент лизоцим действует на β-1,4-гли-
козидные связи муреина и тем самым разрушает его у бактерий со сфор-
мировавшейся клеточной стенкой. Антибиотики пенициллинового ряда и
циклосерин оказывают действие только на растущие бактерии, нарушая
синтез муреина клеточной стенки, именно они препятствуют поперечной
сшивке пептидогликановых цепей, т. е. образованию пептидных связей.
Протопласты и сферопласты можно получить и с помощью других
ферментов, которые разрушают пептидные связи, участвующие в попе-
речной сшивке гетерополимерных цепей муреина.
качестве примера
можно привести фермент эндопептидазу, синтезируемую бактериями
Escherichia coli. Этот фермент разрывает пептидную связь между D-ала-
нином и мезо-диаминопимелиновой кислотой.
Протопласты и сферопласты стабильно сохраняются в гипертониче-
ских или изотонических условиях. Для создания гипертонических усло-
вий чаще всего используют сахарозу или маннит в концентрациях
0,1–1,0 М. В гипотонических условиях протопласты и сферопласты ло-
паются и образуют «тени».
Протопласты и сферопласты в 3–10 раз крупнее исходных клеток
бактерий. В гипертонических или изотонических условиях они осущест-
вляют обмен веществ, характерный для исходных клеток, т. е. сохраняют
дыхательную активность, синтезируют необходимые биополимеры, об-
разуют эндоспоры, если процесс споруляции уже был инициирован.
Можно наблюдать рост сферопластов и протопластов, а иногда и их де-
ление. В отличие от исходных клеток, на них не адсорбируются бакте-
риофаги и бактериоцины. Кроме того, у протопластов и сферопластов
отсутствуют мезосомы – производные цитоплазматической мембраны.
При снятии действующего на образование муреина фактора (пени-
циллин, циклосерин, лизоцим и др.) протопласты, как правило, отмира-
ют, реже регенерируют клеточную стенку и возвращаются в исходное
состояние, но могут превращаться в L-формы.
еропласты ревертиру-
ют (превращаются) в нормальные бактериальные клетки, либо превра-
щаются в L-формы, либо отмирают.
Бактерии, частично или полностью лишенные клеточной стенки, но
сохранившие способность к развитию, принято называть L-формами.
Буква L – первая буква названия Листеровского института в Лондоне,
где впервые обратили внимание на развитие морфологически весьма не-
обычных клеток в культуре бактерий Streptococcus moniliformis, выде-
ленной из жидкости уха крысы. Позже были описаны L-формы у самых
разных видов бактерий. Было показано, что L-формы возникают спон-
танно или индуцированно – под воздействием агентов, блокирующих
синтез клеточной стенки (антибиотиков пенициллинового ряда и цикло-
серина, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, аминокислоты глици-
на).
L-формы образуются в результате несбалансированного роста нор-
мальных бактериальных клеток в длину и толщину и поэтому плеоморф-
ные. В культурах L-форм обнаруживаются клетки размером 0,2–50 мкм.
Они шаровидные, нитевидные, присутствуют и бесструктурные массы.
L-формы проходят через бактериальные фильтры и легко разрушаются
при механических воздействиях.
В отличие от протопластов и сферопластов, клетки L-форм имеют
хорошо развитую систему внутрицитоплазматических мембран, т. е. у
них содержатся мезосомы, а в отличие от нормальных клеток L-формы
часто содержат крупные вакуоли.
L-формы обладают пониженным уровнем метаболической активно-
сти по сравнению с исходными бактериями.
и нечувствительны к лю-
бым агентам, действующим на клеточную стенку.
Культивировать L-формы можно только на специальных средах с вы-
соким осмотическим давлением. L-формы лучше растут на плотной, чем
в жидкой среде. На плотной среде они образуют колонии, врастающие в
агар и имеющие характерную форму перевернутой шляпы. Колонии рас-
тут медленно, хотя иногда достигают значительных размеров.
У L-форм не функционируют нормальные механизмы клеточного де-
ления. В основном они делятся с образованием элементарных тел, кото-
рые отпочковываются от поверхности клетки или от мембраны вакуоли.
Различают стабильные и нестабильные L-формы. Нестабильные
L-формы обладают элементами клеточной стенки и поэтому способны
ревертировать в нормальные бактериальные клетки после исключения
действия фактора, вызвавшего их образование. Стабильные L-формы
полностью лишены ригидной клеточной стенки, что сближает их с про-
топластами. Они крайне редко ревертируют в исходные бактериальные
формы и существуют без изменений в различных условиях среды. Пере-
ход в L-форму можно рассматривать как способ переживания бактерия-
ми неблагоприятных условий, особенно у патогенных микроорганизмов.
Исследования L-форм представляют существенный интерес для ме-
дицинской микробиологии, поскольку в таком состоянии в организме
человека и животных могут сохраняться патогенные бактерии.
и не-
рациональном использовании антибиотиков, приводящем к образованию
L-форм из бактерий, может наступить кажущееся улучшение состояния
больного. Однако после прекращения приема лечебного препарата про-
исходит превращение L-форм в бактерии исходного вида с восстановле-
нием их вирулентности, что приводит к рецидиву болезни.
Бактерии, у которых отсутствует клеточная стенка, существуют и в
природе: это микоплазмы. Первым описанным представителем мико-
плазм явился возбудитель плевропневмонии крупного рогатого скота.
Подобные микроорганизмы обнаружены и у других животных – овец,
коз, крыс, собак, а также у человека, всем им было дано общее название
РРLО (плевропневмониеподобные организмы). Кроме того, микоплазмы
могут существовать как сапрофиты в естественных условиях, а также
вызывать заболевания и у растений.

Источник: zen.yandex.ru

Надмембранный аппарат бактерий представлены клеточ­ной стенкой, специфика организации которой служит основой для подразделения их на две нетаксономические группы (грамположительные и грамотрицательные формы) и коррелирует с очень большим числом морфофункциональных, метаболических и генетических признаков. Клеточная стенка прокариот явля­ется по существу полифункциональным органоидом, выведен­ным за пределы протопласта и несущим значительную долю метаболической нагрузки клетки.

Строение клеточной стенки

У грамположительных бактерий (рис. 12, А) клеточная стенка устроена в целом более просто. Наружные слои клеточной стенки образованы белком в комплексе с липидами. У некоторых видов бактерий сравнительно недавно обнаружен слой поверхностных белковых глобул, форма, размер и характер расположения которых спе­цифичны для вида. Внутри клеточной стенки, а также непо­средственно на ее поверхности помещаются ферменты, расщеп­ляющие субстраты до низкомолекулярных компонентов, кото­рые в дальнейшем транспортируются через цитоплазматиче­скую мембрану внутрь клетки. Здесь же находятся ферменты, синтезирующие внеклеточные полимеры, например капсульные полисахариды.

Полисахаридная капсула

Полисахаридная капсула, снаружи обволаки­вающая клеточную стенку ряда бактерий, имеет в основном частноприспособительное значение, и ее присутствие не обяза­тельно для сохранения жизнедеятельности клетки. Так, она обеспечивает прикрепление клеток к поверхности плотных суб­стратов, аккумулирует некоторые минеральные вещества и у патогенных форм препятствует их фагоцитированию.

Муреин

Непосредственно к цито­плазматической мембране прилегает жесткий муреиновый слой.

Муреин, или пептидогликан, является сополимером ацетилглюкозамина и ацетилмурамовой кислоты с поперечными олиго- пептидными сшивками. Не исключено, что муреиновый слой представляет собой одну гигантскую молекулу-мешок, обеспе­чивающую ригидность клеточной стенки и ее индивидуальную форму.

Тейхоевые кислоты

В тесном контакте с муреиновым слоем находится вто­рой полимер стенки грамположительных бактерий — тейхоевые кислоты. Им приписывается роль аккумулятора катионов и регулятора ионного обмена между клеткой и окружающей сре­дой.

Строение клеточной стенки

По сравнению с грамположительными формам, клеточная стенка грамотрицательных бактерий более сложно устроена и ее физиологическое значение несравненно шире. Помимо муреинового слоя ближе к поверхности располагается вторая белко­во-липидная мембрана (рис. 12,Б,В), в состав которой входят липополисахариды. Она ковалентно связана с муреином сшив­ками из молекул липопротеида. Основная функция этой мем­браны — роль молекулярного сита, кроме того, на ее наруж­ной и внутренней поверхностях находятся ферменты. Липопо­лисахариды обеспечивают иммуноспецифичность клетки и отве­чают за первые этапы взаимодействия клеток друг с другом и паразитами прокариот — бактериофагами.

Пространство, ограниченное наружной и цитоплазматиче­ской мембранами, носит название периплазматического и яв­ляется уникальной принадлежностью грамотрицательных бак­терий. В его объеме локализуется целый набор ферментов — фосфатаз, гидролаз, нуклеаз и т. д. Они расщепляют сравни­тельно высокомолекулярные питательные субстраты, а также разрушают собственный клеточный материал, выделяемый в окружающую среду из цитоплазмы. В известной степени периплазматическое пространство можно уподобить лизосоме эука­риот. В зоне периплазмы оказывается возможным не только максимально эффективное протекание энзиматических реакций, но и изоляция от цитоплазмы соединений, представляющих угрозу для ее нормального функционирования. Материал с сайта http://wiki-med.com

Как у грамположительных, так и у грамотрицательных форм клеточная стенка играет роль молекулярного сита, изби­рательно осуществляя пассивный транспорт ионов, субстратов и метаболитов. У бактерий, обладающих способностью к актив­ному движению за счет жгутиков, клеточная стенка является компонентом локомоторного механизма. Наконец, отдельные участки клеточной стенки тесно ассоциированы с цитоплазма­тической мембраной в зоне прикрепления нуклеоида и играют важную роль в его репликации и сегрегации.

У одного из видов бактерий процесс разрушения старой клеточной оболочки, происходящий при делении кле­ток, обеспечивается работой по крайней мере четырех систем гидролитических ферментов, присутствующих в клеточной стен­ке в латентном состоянии. При делении клеток осуществляется закономерная и строго последовательная по времени активация этих систем, приводящая к постепенному разрушению и слущиванию старой («материнской») оболочки бактериальной клетки.

Источник: wiki-med.com

История научного изучения бактерий началась  1676 г — когда эти организмы впервые были обнаружены Антони ван Девенгуком в оптический микроскоп.

 

Изучением обмена веществ и физиологии бактерий занимался Луи Пастер (все мы знаем термин “пастеризация молока”)

 

Основоположником медицинской микробиологии считают Роберта Коха.

 

 

Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением электронного микроскопа в 1930-е гг

Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5–2,0 мкм, а длина – 1,0–8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства.

 

 

 

В прокариотических клетках основная функция клеточной стенки  — поддержание формы и постоянства химического состава клетки, т.к. внутренняя концентрация различных веществ (белков, например) выше, чем в окружающей среде.

 

 

Известно, что такие вещества как антибиотики, а так же некоторые ферменты (энзимы, содержащиеся в слезах, слизистых оболочках и слюне человека), способны разрушать клеточную стенку бактерий.

 

Функции клеточной стенки:

 

• защита от внешних воздействий
• поддержание постоянной формы и гомеостаза
• участие в делении клетки
• обмен веществ

 

Существуют 2 типа бактериальных клеточных стенок:

 

• грамположительные бактерии — их клеточная стенка на 95% состоит углевода муреина ( у архебактерий — псевдомуреин). Она может быть практически полностью растворена антибиотиками и энзимами (т.е. бактерия погибнет)
• грамотрицательные бактерии  —  их клеточная стенка содержит более устойчивый к энзимам дополнительный внешний слой. Как следствие, эти бактерии устойчивее к некоторым антибиотикам и энзимам.

 

Откуда взялась приставка “грам”?

 

Метод Грама — метод окраски микроорганизмов для исследования, позволяющий дифференцировать бактерии по биохимическим свойствам их клеточной стенки. Предложен в1884 году датским врачом Г. К. Грамом.

По Граму бактерии окрашивают анилиновыми красителями, затем краситель фиксируют раствором иода. При последующем промывании окрашенного препарата те виды бактерий, которые оказываются прочно окрашенными в синий цвет, называют грамположительными бактериями (обозначаются Грам (+)), — в отличие от грамотрицательных (Грам (−)), которые при промывке обесцвечиваются.

 

Пример грамположительной бактерии  — сибирская язва

 

Примеры грамотрицательных бактерий — уксуснокислые бактерии, цианобактерии, бациллы и т.д.

 

(Правила комментирования)

Источник: distant-lessons.ru

Внешнее строение бактерий

Клеточная стенка

• Клеточная стенка бактериальной клетки является для нее защитой и опорой. Она придает микроорганизму свою, специфическую форму.
• Клеточная стенка проницаема. Через нее проходят питательные вещества внутрь и продукты обмена (метаболизма) наружу.
• Некоторые виды бактерий вырабатывают специальную слизь, которая напоминает капсулу, предохраняющую их от высыхания.
• У некоторых клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают им передвигаться.
• У бактериальных клеток, которые при окрашивании по Граму приобретают розовую окраску (грамотрицательные), клеточная стенка более тонкая, многослойная. Ферменты, благодаря которым происходит расщепление питательных веществ, выделяются наружу.
• У бактерий, которые при окрашивании по Граму приобретают фиолетовую окраску (грамположительные), клеточная стенка толстая. Питательные вещества, которые поступают в клетку, расщепляются в периплазматическом пространстве (пространство между клеточной стенкой и мембраной цитоплазмы) гидролитическими ферментами.
• На поверхности клеточной стенки имеются многочисленные рецепторы. К ним прикрепляются убийцы клеток — фаги, колицины и химические соединения.
• Липопротеиды стенки у некоторых видов бактерий являются антигенами, которые называются токсинами.
• При длительном лечении антибиотиками и по ряду других причин некоторые клетки теряют оболочку, но сохраняют способность к размножению. Они приобретают округлую форму — L-форму и могут длительно сохраняться в организме человека (кокки или палочки туберкулеза). Нестабильные L-формы обладают способностью принимать первоначальный вид (реверсия).

Капсула

При неблагоприятных условиях внешней среды бактерии образуют капсулу. Микрокапсула плотно прилегает к стенке. Ее можно увидеть только в электронном микроскопе. Макрокапсулу часто образуют патогенные микробы (пневмококки). У клебсиеллы пневмонии макрокапсула обнаруживаются всегда.

Капсулоподобная оболочка

Капсулоподобная оболочка представляет собой образование, непрочно связанное с клеточной стенкой. Благодаря бактериальным ферментам капсулоподобная оболочка покрывается углеводами (экзополисахаридами) внешней среды, благодаря чему обеспечивается слипание бактерий с разными поверхностями, даже совершенно гладкими.

Например, стрептококки, попадая в организм человека, способны слипаться с зубами и сердечными клапанами.

Функции капсулы многообразны:

• защита от агрессивных условий внешней среды,
• обеспечение адгезии (слипанию) с клетками человека,
• обладая антигенными свойствами, капсула оказывает токсический эффект при внедрении в живой организм.

Жгутики

• У некоторых бактериальных клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают передвигаться. В составе жгутиков находится сократительный белок флагелин.
• Количество жгутиков может быть разным — один, пучок жгутиков, жгутики на разных концах клетки или по всей поверхности.
• Движение (беспорядочное или вращательное) осуществляется в результате вращательного движения жгутиков.
• Антигенные свойства жгутиков оказывают токсический эффект при заболевании.
• Бактерии, не имеющие жгутиков, покрываясь слизью, способны скользить. У водных бактерий содержатся вакуоли в количестве 40 — 60, наполненные азотом.

Они обеспечивают погружение и всплытие. В почве бактериальная клетка передвигается по почвенным каналам.

Пили

• Пили (ворсинки, фимбрии) покрывают поверхность бактериальных клеток. Ворсинка представляет собой винтообразно скрученную тонкую полую нить белковой природы.
• Пили общего типа обеспечивают адгезию (слипание) с клетками хозяина. Их количество огромно и составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. С момента прикрепления начинается любой инфекционный процесс.
• Половые пили способствуют переносу генетического материала от донора реципиенту. Их количество от 1 до 4-х на одну клетку.

Цитоплазматическая мембрана

• Цитоплазматическая мембрана располагается под клеточной стенкой и представляет собой липопротеин (до 30% липидов и до 70% протеинов).
• У разных бактериальных клеток разный липидный состав мембран.
• Мембранные белки выполняют множество функций. Функциональные белки представляют собой ферменты, благодаря которым на цитоплазматической мембране происходит синтез разных ее компонентов и др.
• Цитоплазматическая мембрана состоит из 3-х слоев. Двойной фосфолипидный слой пронизан глобулинами, которые обеспечивают транспорт веществ в бактериальную клетку. При нарушении ее работы клетка погибает.
• Цитоплазматическая мембрана принимает участие в спорообразовании.

Внутреннее строение бактерий

Цитоплазма

Цитоплазма на 75% состоит из воды, остальные 25% приходится на минеральные соединения, белки, РНК и ДНК. Цитоплазма всегда густая и неподвижная. В ней содержатся ферменты, некоторые пигменты, сахара, аминокислоты, запас питательных веществ, рибосомы, мезосомы, гранулы и всевозможные другие включения. В центре клетки концентрируется вещество, которое несет наследственную информацию — нуклеоид.

Гранулы

Гранулы состоят из соединений, которые являются источником энергии и углерода.

Мезосомы

Мезосомы — производные клетки. Имеют разную форму — концентрические мембраны, пузырьки, трубочки, петли и др. Мезосомы имеют связь с нуклеоидом. Участие в делении клетки и спорообразовании — их основное предназначение.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы, свернутые в кольцо, двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рибосомы

Рибосомы бактериальной клетки участвуют в синтезе белка из аминокислот. Рибосомы бактериальных клеток не объединены в эндоплазматическую сеть, как у клеток, имеющих ядро. Именно рибосомы часто становятся «мишенью» для многих антибактериальных препаратов.

Включения

Включения — продукты метаболизма ядерных и безъядерных клеток. Представляют собой запас питательных веществ: гликоген, крахмал, сера, полифосфат (валютин) и др. Включения часто при окраске приобретают иной вид, чем цвет красителя. По валютину можно диагностировать дифтерийную палочку.

Формы бактерий

Форма бактериальной клетки и ее размер имеет большое значение при их идентификации (распознании). Самые распространенные формы — шаровидная, палочковидная и извитая.

Шаровидные бактерии

Шаровидные бактерии называют кокками (от греческого coccus — зерно). Располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками и как гроздья винограда. Данное расположение зависит от способа деления клетки. Самые вредные микробы — стафилококки и стрептококки.

Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Палочковидные бактерии

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они имеют цилиндрическую форму. Самым ярким представителем этой группы является бацилла сибирской язвы. К бациллам относятся чумные и гемофильные палочки. Концы палочковидных бактерий могут быть заострены, закруглены, обрублены, расширены или расщеплены. Форма самих палочек может быть правильной и неправильной. Они могут располагаться по одной, по две или образовывать цепочки. Некоторые бациллы называют коккобациллами, так как они имеют округлую форму. Но, все же, их длина превышает ширину.

Диплобациллы — сдвоенные палочки. Сибиреязвенные палочки образовывают длинные нити (цепочки).

Образование спор изменяет форму бацилл. В центре бацилл споры образуются у маслянокислых бактериях, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах бацилл, придавая им вид барабанных палочек.

Извитые бактерии

Не более одного оборота имеют изгиб клетки холерных вибрионов. Несколько (два, три и более) — кампилобактерии. Спирохеты имеют своеобразный вид, который отображен в их названии — «спира» — изгиб и «хатэ» — грива. Лептоспиры («лептос» — узкий и «спера» — извилина) представляют собой длинные нити с тесно расположенными завитками. Бактерии напоминают извитую спираль.

Источник: microbak.ru