Прокариоты. Морфология бактерий. Способы движения

Бактерии относятся к надцарству Procaryotae (Предъядерные), царству Bacteria.

Настоящие бактерии — эубактерии — одноклеточные организмы, имеющие недифференцированное ядро (нуклеоид). Размножаются простым бинарным (поперечным) делением клетки. Размеры клетки: диаметр 0,5 — 2 мкм, длина 5-20 мкм. Морфологически бактерии различаются по следующим признакам: а) форме; б) величине; в) взаимному расположению клеток; г) по наличию или отсутствию жгутиков и капсул; д) по способности к спорообразованию и т. д.

По форме клетки бактерии делят на 3 группы: шаровидные, палочковидные и извитые.

Шаровидные бактерии — кокки. Шаровидные бактерии не имеют жгутиков и не образуют спор. Направление плоскости деления клетки играет определяющую роль в образовании микроколоний. Выделяют следующие типы микроколоний :

Микрококки — Клетки делятся в одной плоскости, после деления располагаются одиночно (рис.12.1).

Диплококки- после деления клетки располагаются попарно (рис.12.2)

Тетракокки — Клетки делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются группы по 4 клетки (рис.12.3).

Стрептококки (Streptos – цепь)— Клетки делятся в одной плоскости, после деления клетки остаются в цепочках (рис.12.4).

Сарцины (Sarcio – тюк)— Клетки делятся в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются пакеты по 8 или 64 клетки (рис.12.5).

Стафилококки (StАFyle – гроздь) — Клетки делятся в неопределенных направлениях, образуют скопление клеток, напоминающее виноградные грозди (12.6).

Палочковидные бактерии — Это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Длина клетки колеблется от десятых долей до 10 — 15 мкм и более, диаметр — от десятых долей до 2 мкм. Различаются морфологически по величине клетки, очертанию её концов, наличию или отсутствию жгутиков, а также по способности к спорообразованию. Чаще всего их делят на подгруппы:

Бактерии (по гречески «бактерион» — Палочка) — палочковидные формы. Не образуют спор. Деление клетки поперечное. Могут быть соединены по две клетки — Диплобактерии и в цепи – Стрептобактерии (рис. 12.7-12.8).

Бациллы — Палочковидные формы, способные в неблагоприятных условиях формировать споры.

По взаимному расположению клеток различают диплобациллы и стрептобациллы.

К группе палочковидных примыкают Нитчатые бактерии С длиной клетки 15 — 50 мкм (рис.12.16), а также ветвистые формы микобактерий (рис.12.15).

Извитые бактерии — изогнутые палочки. Характер изогнутости клетки можно сравнивать с длиной волны. По степени изогнутости различают следующие формы:

Вибрионы — Короткие палочки, длиной 1-3 мкм, изогнуты на половину длины волны, напоминают по форме запятую (рис.12.12);

Спириллы — Палочки длиной 15-20 мкм, изогнуты на полную длину волны, напоминают растянутую латинскую букву S (рис.12.13);

Спирохеты — Тонкие длинные клетки, 20 — 30 мкм, с большим числом изгибов напоминают растянутую спираль, обладают продольным делением клетки (рис.12.14).

Движение бактерий.

У подвижных форм бактерий чаще наблюдаются два вида передвижения:

1) Скользящее движение неравномерным выделением слизи (встречается у миксобактерий, цианобактерий).

2) Плавающее передвижение с помощью жгутиков – наиболее распространенный тип движения. Жгутики – очень тонкие образования диаметром 10-20 нм, редко до 60 нм (у сложных жгутиков). Количество их варьирует от одного до тысячи. По характеру расположения жгутиков различают следующие типы:

1) Монотрихи — имеют один полярный жгутик (рис. 12.17).

2) Лофотрихи – бактерии имеют один пучок жгутиков (рис.12.18).

3) Амфитрихи — Два пучка жгутиков расположенных на противоположных полюсах (рис.12.19).

4) Перитрихи – вся поверхность бактериальной клетки покрыта многочисленными жгутиками (рис.12.20).

Рис.12 . Морфология бактерий (основные морфологические Признаки — форма клеток, образование микроколоний, характер Жгутикования, тип спорообразования).

7. Спорообразование и размножение бактерий

Спора бактерий – это приспособление для перенесения неблагоприятных условий. В состоянии споры бактерии переносят высушивание, высокие температуры. В зависимости от расположения споры в клетке различают следующие типы бацилл :

Бациллярный тип — Спора образуется внутри клетки и не деформирует ее (рис.12.10);

Клостридиальный тип — Спора образуется в середине клетки, деформируя ее (рис.12. 9);

Плектридиальный тип — Спора формируется на конце клетки (рис.12.11).

 

Этапы спорообразования у бактерий:

I этап. Прекращение роста, перестройка клеточных белков.

II этап. Репликация нуклеоида.

III этап. Отделение полярного нуклеоида и обособление части протопласта мезосомами.

IV этап. Развитие многочисленных слоев споровых покровов, накопление дипиколиновой кислоты, которая обеспечивает термостойкость.

Размножение бактерий. Наиболее часто бактерии размножаются простым бинарным делением. Процессу деления всегда предшествует редупликация нуклеоида. Затем следует деление перетяжкой (у грамотрицательных) или перегородкой (у грамположительных).

Строение бактериальной клетки

Клеточное строение прокариот имеет ряд существенных отличий по сравнению с эукариотической клеткой (см. приложение 2).

Основные черты клеточного строения прокариот (рис.13):

1.Бактериальная клетка покрыта Слизистой капсулой из полисахаридов, иногда с добавлением полипептидов. Предохраняет клетку от высыхания, у паразитов – от действия антител. Толщина менее 0,2 мкм – Микрокапсула (не видна в световой микроскоп), более 0,2 мкм – Макрокапсула.

2.Клеточная стенка – сложная жесткая структура, определяет форму клетки, поверхностный заряд, анатомическую целостность, контакт с внешней средой, защиту. У большинства бактерий обязательный компонент клеточных стенок – Пептидогликан муреин. Клеточная стенка разных бактерий неодинаково окрашивается по Граму. Различают Два основных типа строения клеточной стенки: Грамположительный и грамотрицательный тип. Клеточная стенка грамположительных бактерий (фирмакутных) имеет толщину 20-80 нм, на 90% состоит из муреина, анатомически однородна. У грамотрицательных бактерий (грациликутных) клеточная стенка толщиной не более 10 нм, содержит 1-10% муреина, имеет слоистое строение (см. приложение 2).

3.Протопласт клетки бактерий окружен Плазмалеммой (наружная клеточная мембрана толщиной 7-10 нм). Скорость роста плазмалеммы больше, чем скорость роста стенки, поэтому образуются инвагинации (впячивания внутрь клетки) – Мезосомы, которые выполняют роль всех клеточных мембранных органоидов. Существуют различные виды мезосом: трубчатые – Тубулы, в виде пузырьков – Везикулы, пластинчатые – Тилакоиды. Мезосомы, несущие пигменты у фотоавтотрофов – Хроматофоры. Рибосомы 70S-типа – Немембранные органоиды, В которых осуществляется биосинтез белка.

Рис. 13. Ультраструктура бактериальной клетки. 1 — слизистая Капсула; 2 — клеточная стенка; 3 — цитоплазматическая мембрана; 4 — цитозоль; 5 — нуклеоид; 6 — рибосомы 7OS-типа; 7 — мезосомы Тубулярного типа; 8 — везикулы; 9 — тилакоиды, несущие пигменты (хроматофоры); Включения: 10 — гранулы гликогена; 11 — капли масла; 12 — зерна волютина; 13 — капли серы; 14-жгутики.

При ультрацентрифугировании риюбосомы прокариот оседают со скоростью около 70 единиц Сведенберга (70S). Они мельче, чем у эукариот. В бактериальной клетке может содержаться от 5000 до 50 000 рибосом, что зависит от многих факторов: возраста. Условий культивирования.. Внутриклеточное пространство заполнено полужидкой коллоидной массой – Цитозолем.

4.Нуклеоид – единственная, чаще кольцевая, хромосома прокариот, выполняющая роль ядра.
отделяется от цитоплазмы мембранными оболочками, в связи с чем принято говорить, что бактерии не имеют дифференцированного ядра. В клетках бактерий могут также присутствовать мелкие генетические структуры – Плазмиды, несущие дополнительную информацию. Существуют в виде небольших линейных и кольцевых молекул ДНК длиной от 2 до 600000 пар нуклеотидов, способных к автономной редупликации.

5.Включения – необязательные органоиды. Природа и функция их могут быть различны. В одних случаях включения выполняют запасную функцию, в других могут быть продуктами обмена бактериальной клетки. Представлены зернами (гранулами) полисахаридов Гранулезы, гликогена, полифосфата Волютина, Каплями масла, серы.

6.Жгутики, пили, реснички. Они также не являются обязательными органоидами. Жгутики выполняют двигательную функцию. Длина их от 3 до 12 мкм, число и расположение может быть различным и является видовым признаком. Пили – цилиндрические белковые выросты. Служат для прикрепления к субстрату или участвуют в процессе передачи плазмид от клетки к клетке при коньюгации.

 

 

Источник: veterinarua.ru

Строение эукариотической клетки.

Эукариотические клетки имеют очень большой размер, особенно, по сравнению с прокариотическими. В эукариотической клетке имеется около десяти органоидов, большинство из которых отделенные мембранами от цитоплазмы, чего нет у прокариотов. Также у эукариотов имеется ядро, о котором мы уже говорили. Это часть клетки, которая отгорожена от цитоплазмы двойной мембраной. Именно в этой части клетки находятся ДНК, содержащиеся в хромосомы. Клетки обычно являются одноядерными, но иногда встречаются многоядерные клетки.

 

Царства эукариотов.

Есть несколько вариантов деления эукариотов. Изначально все живые организмы делили только на растения и животных. Впоследствии выделили царство грибов, которые значительно различаются и от первых, и от вторых. Еще позже начали выделять слизевиков.

 

Слизевики – это полифилетическая группа организмов, которую некоторые относят к простейшим, но конечная классификация этих организмов до конца не классифицирована. На одной из стадий развития эти организмы имеют плазмодическую форму – это слизистое вещество, которое не имеет четких твердых покровов. В целом слизевики выглядят, как одна многоядерная клетка, которая видна невооруженным взглядом.

 

С грибами слизевиков роднит спороношения, которые прорастают зооспорами, из которых впоследствии и развивается плазмодий.

 

Слизевики являются гетеротрофами, способные питаться осмотрофно, то есть всасывать питательные вещества напрямую через мембрану, или эндоцитозом – забирать внутрь пузырьки с питательными веществами. К слизевикам относят акразиевые, миксомицеты, лабиринтуловые и плазмодиофоровые.

 

Различия прокариот и эукариот.

Главным различием прокариот и эукариот является то, что у прокариот нет оформленного ядра, отделенного мембраной от цитоплазмы. У прокариот кольцевая ДНК находится в цитоплазме, а место, где находится ДНК, называется нуклеоидом.

 

Дополнительные различия эукариотов.

1. Из органоидов прокариоты имеют только рибосомы 70S (мелкие), а у эукариот имеются не только крупные 80S рибосомы, но и много других органоидов.
2. Так как ядра у прокариот нет, то делятся они делением надвое – не с помощью мейоза/митоза.
3. Эукариоты имеют гистоны, которых нет у бактерий. Хромантин эукариот содержит 1/3 ДНК и 2/3 белка, у прокариот все наоборот.
4. Клетка эукариот в 1000 раз больше по объему и в 10 раз больше по диаметру, чем клетка прокариот.

Источник: www.calc.ru

Почему эукариоты не являются бактериями или археями

От бактерий (прокариотов) и архей основным отличием эукариотов является расположение генетического аппарата в окружении двойной мембраны, защищенного крепкой оболочкой ядра. Встречаются многоядерные организмы. У них линейная ДНК, связанная с гистонами – белками, в которые упакованы нити. У бактерий же ДНК кольцевидная, не связанная гистонами.

Клетка насчитывает десятки постоянных структур – ее органоидов, обеспечивающих жизнедеятельность, каждый из которых отделен мембраной одной или несколькими. Это достаточно редко встречается у прокариотов.

Наличие митохондрий (органеллы в форме сферы или эллипса, отделенные двумя мембранами) обеспечивает выработку энергии за счет окисления органических соединений, которая является источником функционирования организма. Простейшее-паразит трипаносома имеет одну большую митохондрию, амеба – около 0,5 млн., у прокариотов их нет вообще.

Наличие пластид, которые могут состоять из 4 мембран, также существенно отличает прокариотов от эукариотов. Пластиды окружены внешней и внутренней мембраной и выполняют:

• функции фотосинтеза,
• синтез аминокислот, пуринов, абсцизовой кислоты и других важных соединений.

Пластиды обеспечивают запасы липидов, крахмала, железа.

Размеры эукариотов в тысячи раз больше прокариотов. Вот почему для сохранения жизни им необходимо поглощать большое количество белка в качестве питания. Это обусловило появление хищных организмов.

Особенности строения

Стандартная клетка состоит из следующих структур:

• ядро,
• рибосома,
• везикула,
• шероховатый эндоплазматический ретикулум,
• аппарат Гольджи,
• гладкий эндоплазматический ретикулум,
• митохондрия,
• вакуоль,
• гиалоплазма,
• лизосома,
• центросома,
• меланосома,
• реснички, жгутики,
• клеточная стенка.

Ядро содержит ядрышко, которое не имеет мембранной оболочки. Оно хорошо различимо под электронным микроскопом. В ядрышке происходит синтез РНК. Ядро обеспечивает хранения ДНК – наследственной информации, ее передачу, реализацию, воспроизводство.

Рибосома, являясь органоидом, имеет форму сферы, осуществляет трансляцию (синтез белка из аминокислот). Рибосомы бывают большие и маленькие.

Везикула – небольшой органоид, отделенный мембраной, образующий внутриклеточную сумку для транспортировки или преобразования питательных веществ, хранения ферментов.

Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлений, характеризуется наличием пузырьков, трубочек и полостей. Он окружен мембранной оболочкой. На его поверхности содержатся рибосомы, осуществляющие синтез белков.

Аппарат Гольджи — структура, состоящая из мембран и «цистерн», помогающая выведению из гранулярного эндоплазматического ретикулума веществ. По внешнему виду напоминает трубки, собранные в стопки. В цистернах происходит созревание белков, в каждом отделе содержится свой набор ферментов. Везикулы, отделяясь от ретикулума, непрерывно присоединяются к аппарату Гольджи. Когда белок готов переместиться, пузырьки отсоединяются и доставляются к необходимой органелле. Аппарат Гольджи сортирует вещества, оправляя некоторые из них к плазматической мембране, другие к лизосомам.

Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум не имеет рибосом. Отвечает за процессы метаболизма. Осуществляет синтез липидов, жирных кислот, стероидов. Ткани печени и надпочечников состоят из гладкого эндоплазматического ретикулума.

Митохондрии – органоиды, окисляющие органические соединения, используя энергию для обеспечения жизни всего организма. Могут различаться по формам, количество, содержащееся в одной клетке, может варьировать от одной митохондрии до сотен тысяч. В ней содержится кольцевая спиральная молекула ДНК.

Вакуоли развиваются из пузырьков мембран. Их имеют не все эукариоты. Выполняют функцию накопления воды, выводят продукты распада. Бывают пищеварительными, пульсирующими.

Гиалоплазма – это внутриклеточная жидкость.

Лизосома – органоид, вид везикул, окруженный мембраной, содержащий в себе ферменты. Выполняет функцию переваривания молекул, посредством секреции. Прокариоты не имеют лизосом.

Центросома регулирует процессы клеточного деления, образования трубочек, являясь немембранным органоидом. Участвует в формировании жгутиков, ресничек.

Меланосома присутствует у животных, содержит светопоглощающие пигменты, в частности, меланин.

Реснички – это тоненькие волоски на поверхности клеточной стенки, покрытые мембраной, являющиеся рецепторами. Они есть у инфузорий, губок, реснитчатых червей. Их имеют клетки эпителия кишечника, дыхательные пути – бронхи, мозговые желудочки, евстахиева труба.

Жгутики могут быть также у прокариотов. У бактерий они намного тоньше, короче, не могут изгибаться. Жгутики эукариотов длиннее ресничек, хотя схожи с ними по структуре. У архебактерий жгутики несколько тоньше, отличаются строением.

Клеточная стенка, в первую очередь, обеспечивает защиту всех внутренних структур от внешних факторов, а также выполняет транспортировку веществ. Состоит из муреина, структура которого влияет на степень окрашивания ее по методу Грама. Некоторые бактерии, водоросли, грибы, археи тоже имеют клеточную стенку. Также бактерии могут образовывать капсулу – слизистую структуру из полисахаридов, большого количества воды вокруг стенки.

Источник: probakterii.ru