A baktériumok elemei. A bakteriális sejtek szerkezete

A baktériumsejt szerkezeti összetevői 2 típusra oszthatók:

- alapvető szerkezetek(sejtfal, citoplazma membrán származékaival, citoplazma riboszómákkal és különféle zárványokkal, nukleoid);

- ideiglenes építmények(kapszula, nyálkahártya, flagella, bolyhok, endospórák, csak a baktériumok életciklusának bizonyos szakaszaiban képződnek).

Alapvető szerkezetek.

Sejtfal a citoplazma membrán külső oldalán helyezkedik el. A citoplazma membrán nem része a sejtfalnak. A sejtfal funkciói:

A baktériumok védelme ozmotikus sokktól és más károsító tényezőktől;

A baktériumok alakjának meghatározása;

Részvétel a bakteriális anyagcserében.

A sejtfalat átitatják a pórusok, amelyeken keresztül a bakteriális exotoxinok transzportálódnak. A sejtfal vastagsága 10-100 nm. A bakteriális sejtfal fő összetevője az peptidoglikán vagy murein, váltakozó N-acetil-N-glükózamin- és N-acetil-muraminsav-maradékokból áll, amelyeket glikozidos kötések kapcsolnak össze.

1884-ben H. Gram egy módszert javasolt a baktériumok enciánibolya, jód, etil-alkohol és fukszin felhasználásával történő festésére. A Gram-festéstől függően minden baktérium két csoportra osztható: Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumok. Gram-pozitív baktériumok sejtfala szorosan illeszkedik a citoplazma membránhoz, vastagsága 20-100 nm. Teikoinsavakat (glicerin vagy ribitol polimerjeit), valamint kis mennyiségben poliszacharidokat, fehérjéket és lipideket tartalmaz. Gram-negatív baktériumok sejtfala többrétegű, vastagsága 14-17 nm. A belső réteg (peptidoglikán) vékony, folytonos hálózatot alkot. A külső réteg foszfolipidekből, lipoproteinekből és fehérjékből áll. A külső membránfehérjék szorosan kötődnek a peptidoglikán réteghez.

Bizonyos körülmények között a baktériumok elveszítik a sejtfalkomponensek teljes vagy részleges szintetizálásának képességét, ami protoplasztok, szferoplasztok és baktériumok L-formáinak képződését eredményezi. Szferoplasztok részben elpusztult sejtfalú baktériumok. Gram-negatív baktériumokban figyelhetők meg. Protoplasztok- ezek olyan formák, amelyek teljesen mentesek a sejtfaltól. Gram-pozitív baktériumok alkotják őket. L alakú A baktériumok olyan baktériumok mutánsai, amelyek részben vagy teljesen elvesztették a sejtfal peptidoglikán (hibás sejtfalú baktériumok) szintetizáló képességét. Nevüket az angliai Lister Institute nevéről kapták, ahol 1935-ben nyitották meg őket.

Citoplazmatikus membrán (CPM) és származékai. A citoplazma membrán (plazmolemma) egy bakteriális sejt félig áteresztő lipoprotein szerkezete, amely elválasztja a citoplazmát a sejtfaltól. A sejt száraz tömegének 8-15%-át teszi ki. Megsemmisülése sejthalálhoz vezet. Az elektronmikroszkópos vizsgálat feltárta háromrétegű szerkezetét. A citoplazmatikus membrán fehérjék (50-75%) és lipidek (15-20%) komplexe. A lipidek nagy részét a foszfolipidek képviselik. Ezenkívül kis mennyiségű szénhidrátot találtak a membránban.

A bakteriális CPM a következő funkciókat látja el:

Barrier funkció (molekuláris „szita”);

Energia;

Különféle szerves és szervetlen molekulák és ionok szelektív átvitele speciális hordozók segítségével - transzlokázok vagy permeázok;

Replikáció és ezt követő kromoszómaosztódás.

A sejtnövekedés során a citoplazma membrán számos invaginációt (invaginát) képez, ún mezoszómák.

Citoplazma - Ez a baktériumsejt tartalma, amelyet a citoplazmatikus membrán határol. Citoszolból és szerkezeti elemekből áll.

Citoszol- homogén frakció, beleértve az oldható RNS-komponenseket, enzimeket és anyagcseretermékeket.

Szerkezeti elemek- ezek riboszómák, intracitoplazmatikus membránok, zárványok és nukleoidok.

Riboszómák- fehérjebioszintézist végző organellumok. Fehérjéből és RNS-ből állnak. 15-20 nm átmérőjű szemcsék. Egy baktériumsejt 5000-50 000 riboszómát tartalmaz. A riboszómák a fehérjeszintézis helyszínei.

A prokarióták citoplazmájában különféle zárványok találhatók, amelyek a sejt tartalékanyagait képviselik. A poliszacharidok közül a glikogén, a keményítő és egy keményítőszerű anyag - granulosa - rakódik le a sejtekben. A polifoszfátokat granulátum ún volutinikus, vagy metakromatikus, gabonafélék.

Nukleoid a prokarióták magja. Egy kettős szálú DNS-szálból áll, amely egy gyűrűbe záródik, és amelyet bakteriális kromoszómának tekintenek. A nukleoidnak nincs nukleáris burka.

A nukleoidon kívül extrakromoszómális genetikai elemeket is találtak a baktériumsejtben - plazmidok, amelyek kis, cirkuláris DNS-molekulák, amelyek autonóm replikációra képesek. A plazmidok szerepe az, hogy olyan további jellemzőket kódolnak, amelyek bizonyos életkörülmények között előnyöket biztosítanak a sejtnek. A leggyakoribb plazmidok azok, amelyek meghatározzák a baktériumok antibiotikum-rezisztenciájának jeleit (R-plazmidok), az enterotoxinok (Ent-plazmidok) vagy a hemolizinek (Hly-plazmidok) szintézisét.

NAK NEK ideiglenes építmények ide tartozik a kapszula, flagella, pili, baktériumok endospóra.

kapszula - Ez a nyálkahártya réteg a baktérium sejtfala felett. A kapszula anyaga poliszacharid szálakból áll. A kapszula a citoplazma membrán külső felületén szintetizálódik, és meghatározott területeken felszabadul a sejtfal felszínére.

A kapszula funkciói:

A baktériumok virulenciáját, antigénspecifitását és immunogenitását meghatározó kapszuláris antigének elhelyezkedése;

A sejtek védelme a mechanikai sérülésektől, a kiszáradástól, a mérgező anyagoktól, a fágok fertőzésétől, a makroorganizmus védőfaktorainak hatásától;

A sejtek azon képessége, hogy kötődjenek a szubsztráthoz.

Flagella - Ezek a baktériumok mozgásának szervei. A zászlók nem létfontosságú struktúrák, így a növekedési körülményektől függően előfordulhat, hogy a baktériumokban jelen vannak, vagy nem. A flagellák száma és elhelyezkedése a különböző baktériumokban eltérő. Ettől függően a flagellált baktériumok következő csoportjait különböztetjük meg:

- monotrichok– egy polárisan elhelyezkedő flagellummal rendelkező baktériumok;

- amphitrichs– két polárisan elrendezett flagellával vagy mindkét végén egy köteg flagellával rendelkező baktériumok;

- lophotrichs– baktériumok, amelyeknek a sejt egyik végén egy köteg flagella van;

- peritrichus- a sejt oldalain vagy teljes felületén sok flagellával rendelkező baktériumok.

A flagella kémiai összetételét fehérje képviseli flagellin.

A baktériumsejt felszíni struktúrái közé tartozik még villiÉs ivott. Ezek a struktúrák részt vesznek a sejtek adszorpciójában a szubsztrátumon (villi, általános pili), valamint a genetikai anyag átviteli folyamataiban (szexuális pilisi). Ezeket egy speciális hidrofób fehérje képezi pilin.

Egyes baktériumokban bizonyos körülmények között alvó formák képződnek, amelyek kedvezőtlen körülmények között hosszú ideig biztosítják a sejtek túlélését - endospórák. Ellenállnak a káros környezeti tényezőknek.

A spórák elhelyezkedése a sejtben:

Központi (a lépfene kórokozója);

Subterminális - közelebb a végéhez (a botulizmus kórokozója);

Terminál - a bot végén (tetanusz kórokozója).

Forma. A baktériumoknak számos fő formája létezik - kokcoid, rúd alakú, kanyargós és elágazó (ábra).

A gömb alakú (kokkális) mikrobák gömb alakúak, de lehetnek oválisak, laposak, egyoldalúak homorúak vagy enyhén megnyúltak. A gömb alakú formák a sejtosztódás eredményeként jönnek létre egy, kettő, három egymásra merőleges vagy különböző síkban. Amikor a sejtek egy síkban osztódnak, a sejtek párokba rendeződhetnek, ezért az ilyen formákat nevezzük diplococcusok. Ha az osztódás egy síkban szekvenciálisan megy végbe, és a cellák lánc formájában kapcsolódnak össze, akkor ez az streptococcusok (2). A coccus két egymásra merőleges síkban való osztódása négy sejt kialakulásához vezet, ill tetracocca. Csomag alakú cocci, ill sarcinas (3),- a coccusok három egymásra merőleges síkban való felosztásának eredménye.

A rúd alakú vagy hengeres formákat általában baktériumokra és bacilusokra osztják (3. ábra). Baktériumok - rúd alakú, nem spóraképző(írt Bact., például Bact. aceti). bacilusok - rúd alakú, spórákat képezve(vas.-t írnak, pl. Vas. subtilis). A baktériumok és bacilusok különböző alakúak és méretűek. A rudak vége gyakran lekerekített, de derékszögben vágható (a lépfene kórokozója), néha szűkíthető.

ábra - A baktériumok alapvető formái:

1- staphylococcusok; 2 - streptococcusok; 3 - sarcins; 4 - gonococcusok; 5 - pneumococcusok; 6 - pneumococcus kapszula; 7 - Corynebacterium diphtheria; 8 - klostrídiumok; 9 – bacilusok; 10 - vibriók; 11 - spirilla; 12 - Treponema; 13 - borélia; 14 - Leptospira; 15 - aktinomyceták; 16 - a flagella helye: A - monotrich; b- lophotrichus; V - amphitrichus, G - peritrichus

A spórákat (bacillusokat) képző rúd alakú formák között vannak bacilusok (9 ) És clostridia (8 ). Bacillusok, kivéve Te. anthracis, Mobil. A bacilusok aerobok. A bacilusokban a spórák nem haladják meg a vegetatív sejt vastagságát. A Clostridiumok anaerobok. A spórák vastagabbak, mint a vegetatív sejt. Az ilyen formák orsóhoz, ütőhöz, citromhoz, dobverőhöz hasonlítanak. A Clostridiumok a természetben számos folyamatban vesznek részt. Ezek az anaerob fertőzések kórokozói. Fehérjeanyagok, karbamid ammonifikációját okozza. Lebontják a szerves foszforvegyületeket. Molekuláris nitrogén rögzítése stb.

A rudakat, mint a coccusokat, párban vagy láncban lehet elhelyezni. Amikor a baktériumok párban egyesülnek, kialakulnak diplobaktériumok, a bacilusok azonos kapcsolatával - diplobacillus. Eszerint, streptobaktériumokÉs streptobacillusok, ha a sejtek láncba vannak rendezve. A tetradák és csomagok nem alkotnak rúd alakú formákat, mivel egy síkban vannak felosztva, merőlegesek a hossztengelyre.

A mikrobák csavart formáit nemcsak a hosszúság és az átmérő, hanem a fürtök száma is meghatározza. Rezgés (10) alakjában vesszőhöz hasonlítanak. Spirilla (11)- csavart formák, legfeljebb 5 fürtöt képezve. Spirochetes- vékony, hosszú hullámos formák sok fürtökkel. Köztes helyet foglalnak el a baktériumok és a protozoonok között. Mycobacteriumok- oldalsó kinövésekkel rendelkező rudak (tuberkulózis, paratuberkulózis kórokozói). Corynebacteriumok hasonlítanak a mikobaktériumokra, de különböznek tőlük a végeken kialakult megvastagodásokkal és a szemcsék citoplazmában lévő zárványaival (diphtheria bacillus). fonalas A baktériumok többsejtű organizmusok, amelyek fonal alakúak. Myxobaktériumok- csúszó mikrobák, pálcikák vagy orsó alakúak. Prostecobacteriumok lehet háromszög vagy más alakú. Némelyikük radiális szimmetriával rendelkezik. Az ilyen szervezetek a hegyes kinövések jelenlétéről kapták a nevüket - prostek. Osztódással vagy bimbózással szaporodnak.

Méretek. A mikroorganizmusok méretét mikrométerben (µm) határozzuk meg (10-6 m az SI rendszer szerint). A gömb alakú formák átmérője 0,7-1,2 mikron; rúd alakú hossza 1,6-10 µm, szélessége 0,3-1 µm. A vírusok még kisebb lények. Méretük nanométerben van meghatározva (1 nm = 10 -9 m). A mikrobák fonalas formái elérik a több tíz mikrométer hosszúságot. Ahhoz, hogy elképzeljük ezeknek a lényeknek a méretét, elég azt mondani, hogy egy csepp víz több millió vagy milliárd mikroorganizmust tartalmazhat.

Szerkezet. A baktériumsejt membránból áll, melynek külső rétegét sejtfalnak, belső rétegét pedig citoplazmatikus membránnak, valamint zárványokkal és nukleoiddal ellátott citoplazmából áll. Vannak további struktúrák: kapszula, mikrokapszula, nyálka, flagella, pili, plazmidok; Egyes baktériumok kedvezőtlen körülmények között képesek spórákat képezni.

Sejtfal - erős, rugalmas szerkezet, amely bizonyos formát ad a baktériumnak, és az alatta lévő citoplazmatikus membránnal együtt „visszafogja” a baktériumsejtben a magas ozmotikus nyomást. Megvédi a sejtet a káros környezeti tényezők hatásától, részt vesz a sejtosztódás folyamatában és a metabolitok szállításában.

A legvastagabb sejtfal a gram-pozitív baktériumokban van (50-60 nm-ig); Gram-negatív baktériumokban 15-20 nm.

A gram-pozitív baktériumok sejtfala kis mennyiségű poliszacharidot, lipidet és fehérjét tartalmaz. A gram-pozitív baktériumok sejtfalának fő összetevője többrétegű peptidoglikán(murein, mukopeptid), tömegének 40-90%-át teszi ki. Gram-negatív baktériumokban a peptidoglikán mennyisége a sejtfalban 5-20%.

Citoplazma membrán a baktériumsejtfal belső felületéhez tapad, és körülveszi a citoplazma külső részét. Kétrétegű lipidekből, valamint integrált fehérjékből áll, amelyek áthatolnak rajta. A citoplazmatikus membrán részt vesz az ozmotikus nyomás szabályozásában, az anyagszállításban és a sejt energia-anyagcseréjében.

Citoplazma A baktériumsejt félig folyékony, viszkózus, kolloid rendszer . A citoplazma a baktériumsejt nagy részét elfoglalja, és oldható fehérjékből, ribonukleinsavakból, zárványokból és számos apró szemcsékből áll. - riboszómák A citoplazma különféle zárványokat tartalmaz glikogén granulátum, poliszacharidok, zsírsavak és polifoszfátok (volutin) formájában.

Egyes helyeken a citoplazmát membránszerkezetek hatják át - mezoszómák , amely a citoplazmatikus membránból származott és megtartotta a kapcsolatot. A mezoszómák különféle funkciókat látnak el, bennük és a hozzá tartozó citoplazmatikus membránban az energiafolyamatokban - a sejt energiaellátásában - részt vevő enzimek találhatók.

Riboszómák szétszórva a citoplazmában 20-30 nm-es kis szemcsék formájában; A riboszómák körülbelül fele RNS-ből és fehérjéből állnak. A riboszómák felelősek a sejtfehérjék szintéziséért. Egy baktériumsejtben 5-50 ezer is lehet.

Nukleoid - egyenértékű a baktériumok sejtmagjával. A citoplazmobaktériumokban található, kétszálú DNS formájában, gyűrűbe zárva és tekercsszerűen szorosan összecsomagolva. Ellentétben az eukarióták sejtmagjával, a bakteriális nukleoidnak nincs nukleáris burka, nukleolus vagy bázikus fehérjék (hisztonok). A baktériumsejt általában egy kromoszómát tartalmaz, amelyet egy gyűrűbe zárt DNS-molekula képvisel.

A nukleoidon kívül a baktériumsejt tartalmazhat extrakromoszómális öröklődési faktorokat - plazmidok , kovalensen zárt DNS-gyűrűket képviselnek, és képesek replikációra, függetlenül a bakteriális kromoszómától.

Kapszula- nyálkahártya szerkezet, amely szorosan kapcsolódik a baktériumok sejtfalához, és világosan meghatározott külső határokkal rendelkezik. A kapszula általában poliszacharidokból, néha polipeptidekből áll, például az anthrax bacillusban. A kapszula megakadályozza a baktériumok fagocitózisát. A kapszulák bizonyos baktériumtípusok velejárói, vagy akkor képződhetnek, amikor egy mikroba bejut a makroorganizmusba.

Flagella baktériumok határozzák meg a sejtek mozgékonyságát. A flagellák a citoplazma membránból származó vékony filamentumok, amelyek speciális korongokkal kapcsolódnak a citoplazma membránhoz és a sejtfalhoz, és hosszabbak, mint maga a sejt. Fehérjéből állnak - flagellinből, spirál formájában csavarva.

Villi, vagy ivott (fimbriae) , - cérnaszerű képződmények, vékonyabbak és rövidebbek, mint a flagellák. A pilusok a sejtfelszínről nyúlnak ki, és a fehérje pilinből állnak. Felelősek a baktériumoknak az érintett sejthez való kötődéséért, a táplálkozásért és a víz-só anyagcseréért; szex ivott (F-ivott) az úgynevezett „férfi” donorsejtekre jellemző.

Vita - a pihenés sajátos formája gram-pozitív a külső környezetben a baktériumok létezésére kedvezőtlen körülmények között (száradás, tápanyaghiány stb.) képződő baktériumok. A sporuláció folyamata több szakaszon megy keresztül, amelyek során a citoplazma és a kromoszóma egy része elválik, és citoplazmatikus membrán veszi körül; Prospóra képződik, majd többrétegű, rosszul áteresztő héj képződik, amely a spórát hőmérséklettel és egyéb kedvezőtlen tényezőkkel szemben ellenállóvá teszi. Ebben az esetben egy baktérium belsejében egy spóra képződik. A sporuláció hozzájárul a faj megőrzéséhez, és nem szaporodási módszer, mint a gombáknál. A baktériumspórák hosszú ideig megmaradhatnak a talajban (a lépfene és a tetanusz kórokozói évtizedekig). Kedvező körülmények között a spórák kicsíráznak, és egy spórából egy baktérium képződik.

Mobilitás. A gömb alakú baktériumok általában nem mozgékonyak. A rúd alakú baktériumok mozgékonyak vagy mozdulatlanok. Az ívelt és spirál alakú baktériumok mozgékonyak. A baktériumok mozgását flagella segítségével végezzük. A flagella képes forgó mozgásokat végezni. A flagellák jelenléte és elhelyezkedése állandó jellemzője a fajnak, és diagnosztikai értékkel bír. A mozgás sebessége nagy: egy másodperc alatt egy flagellával rendelkező sejt 20-50-szer nagyobb távolságot tesz meg, mint a teste.

A zászlók a baktériumtest felszínén külön-külön helyezkednek el - monotrichiális flagelláció, egy csomó a cella egyik végén - lopotrichiális, egy kötegben a cella mindkét végén - amfitrichiális; a sejt teljes felületén elhelyezkedhetnek - peritrichiális flagelláció. Kedvezőtlen életkörülmények között, sejtek öregedésével és mechanikai igénybevétellel a mobilitás elveszhet.

Kapcsolódó információ.

A baktériumsejt szerkezetének látszólagos egyszerűsége ellenére nagyon összetett szervezet, amelyet minden élőlényre jellemző folyamatok jellemeznek. A baktériumsejtet sűrű membrán borítja, amely sejtfalból, citoplazmatikus membránból és egyes fajoknál kapszulából áll.

Sejtfal– a baktériumsejt szerkezetének egyik fő eleme a citoplazma membránon kívül elhelyezkedő felületi réteg. A fal védő és támasztó funkciót lát el, emellett állandó, jellegzetes formát ad a sejtnek (például rúd vagy coccus formát), mert van egy bizonyos merevsége (merevsége), és a sejt külső vázát képviseli. A baktériumsejt belsejében az ozmotikus nyomás többszöröse, néha tízszerese is, mint a külső környezetben. Ezért a sejt gyorsan megrepedne, ha nem védené olyan sűrű, merev szerkezet, mint a sejtfal. A falak fő szerkezeti összetevője, merev szerkezetük alapja szinte minden eddig vizsgált baktériumban, a murein. Egyes rúd alakú baktériumok sejtfalának felületét kiemelkedések, tüskék vagy dudorok borítják. A Christian Gram által először 1884-ben javasolt festési módszer segítségével a baktériumokat két csoportra lehet osztani: Gram-pozitívra és Gram-negatívra. A sejtfal felelős a baktériumok Gram-festődéséért. A Gram általi festődés képessége vagy képtelensége a bakteriális sejtfalak kémiai összetételének különbségeivel van összefüggésben. A sejtfal áteresztő: rajta keresztül a tápanyagok szabadon bejutnak a sejtbe, az anyagcseretermékek pedig a környezetbe. A nagy molekulatömegű nagy molekulák nem jutnak át a héjon.

A citoplazma külső rétege szorosan szomszédos a baktériumsejt sejtfalával - citoplazmatikus membrán, amely általában egy kettős lipidrétegből áll, amelyek mindegyik felületét monomolekuláris fehérjeréteg borítja. A membrán a sejt lipideinek körülbelül 8-15%-át teszi ki. A membrán teljes vastagsága körülbelül 9 nm. A citoplazmatikus membrán ozmotikus gát szerepét tölti be, amely szabályozza az anyagoknak a baktériumsejtbe és onnan történő szállítását.

Számos baktérium sejtfalát felül egy nyálkahártya-réteg veszi körül - kapszula. A kapszula vastagsága sokszorosa lehet magának a sejtnek az átmérőjének, és néha olyan vékony, hogy csak elektronmikroszkópon – mikrokapszulán – keresztül lehet látni. A kapszula nem lényeges része a sejtnek, a baktériumok körülményeitől függően jön létre. Védőburkolatként szolgál a sejt számára, részt vesz a vízanyagcserében, védi a sejtet a kiszáradástól.

A citoplazmatikus membrán alatt baktériumokban van a itoplazma, a sejtmag és a sejtfal kivételével a sejt teljes tartalmát reprezentálja. A baktériumok citoplazmája kolloidok diszpergált keveréke, amely vízből, fehérjékből, szénhidrátokból, lipidekből, ásványi vegyületekből és egyéb anyagokból áll. A citoplazma (mátrix) folyékony szerkezet nélküli fázisa riboszómákat, membránrendszereket, plasztidokat és egyéb struktúrákat, valamint tartalék tápanyagokat tartalmaz.

A baktériumoknak nincs olyan magjuk, mint a magasabb rendű organizmusoknak, de van analóg „nukleáris megfelelőjük” - nukleoid, amely a nukleáris anyag evolúciósan primitívebb szerveződési formája. A baktériumsejt nukleoidja a központi részében található.

Egy nyugvó baktériumsejt általában egy nukleoidot tartalmaz; az osztódás előtti fázisban lévő sejteknek két nukleoidja van; a logaritmikus növekedés fázisában - szaporodás - legfeljebb négy vagy több nukleoid. A nukleoidon kívül a baktériumsejt citoplazmája több százszor rövidebb DNS-szálat is tartalmazhat - az öröklődés úgynevezett extrakromoszómális faktorait, ún. plazmid. Mint kiderült, a plazmidok nem feltétlenül vannak jelen a baktériumokban, de további, számára előnyös tulajdonságokat adnak a szervezetnek, különös tekintettel a szaporodásra, a gyógyszerrezisztenciára, a patogenitásra stb.

Egyes baktériumok felületén függelék struktúrák vannak; a legelterjedtebbek közülük flagella – a baktériumok mozgásának szervei. A baktériumoknak egy, két vagy több flagellája lehet. Elhelyezkedésük különböző: a cella egyik végén, kettőnél, a teljes felületen stb.

Az egy flagellummal rendelkező baktériumot ún monotrichoma; egy baktérium egy köteg flagella a sejt egyik végén - lophotrichoma; mindkét végén - kétéltű; a sejt teljes felületén elhelyezkedő flagellákkal rendelkező baktériumot nevezzük peritrichoma. A flagellák száma különböző baktériumtípusokban változik, és elérheti a 100-at is. A flagellák vastagsága 10-20 nm, hossza - 3-15 µm, és ugyanazon baktériumsejt esetében a hossza változhat a a kultúra állapota és a környezeti tényezők.

A 19. század és a 20. század eleji biológusok a baktériumokat a sejtszerveződés szempontjából primitív organizmusoknak tekintették, és az élet szélső határának tekintették. A tekintélyes német tudós, Cohn azt írta, hogy a baktériumok a „legkisebb” és „legegyszerűbb” élőlények, alkotják az élet határvonalát, élet nem létezik e formákon túl.

A tudomány fejlődésével azonban fejlettebb mikroszkópos berendezéseket és új kutatási módszereket hoztak létre. A modern kutatási módszerek alkalmazása a baktériumsejtek vizsgálatában - elektrolit és fáziskontraszt mikroszkópia, differenciált centrifugálás, izotópok alkalmazása - lehetővé tette az egyes sejtszerkezetek azonosítását és biológiai szerepük tisztázását.

A baktériumsejtnek összetett, szigorúan rendezett szerkezete van. Anatómiai szempontból a baktérium morfológiailag differenciált. Különbséget tesz alapvető és ideiglenes szerkezetek között. A sejt fő összetevői a sejtfal, a citoplazma membrán, a riboszómákkal rendelkező citoplazma, a különböző zárványok és a nukleoid. Ezek a struktúrák csak a baktériumok fejlődésének bizonyos szakaszaiban találhatók meg.

A sejtfal egy erős, rugalmas szerkezet, amely a citoplazmatikus membrán és a tok között helyezkedik el, a nem kapszuláris baktériumfajoknál pedig a sejt külső héja. A sejtfal vékony, színtelen szerkezet, speciális kezelés nélkül közönséges mikroszkóppal nem látható. A sejtfal állandó formát ad a baktériumoknak, és a sejt vázát képviseli. Fénymikroszkóppal csak a baktériumok nagy formáinál figyelhető meg. Például a Beggiatoa mirabilis kénbaktériumban a fal jól látható, és kettős áramkörű szerkezetű. A bakteriális sejtfal a plazmolízis során a mikroszkóp elsötétített látómezejében látható. A mikoplazmának és az L-formájú baktériumoknak nincs sejtfaluk, minden más prokarióta számára ez kötelező szerkezet. A sejtfal a baktériumok száraz tömegének átlagosan 20%-át teszi ki, vastagsága elérheti az 50 nm-t vagy annál is többet. A sejtmembrán létfontosságú funkciókat lát el: megvédi a baktériumot a káros környezeti tényezőktől, az ozmotikus sokktól, részt vesz az anyagcserében és a sejtosztódási folyamatban, felszíni antigéneket és specifikus fág receptorokat tartalmaz, metabolitokat szállít. A baktérium héja félig áteresztő, ami biztosítja a tápanyagok szelektív bejutását a sejtbe a külső környezetből. A sejtfal tartópolimerjét peptidoglikánnak nevezik (szinonimák: mukopeptid, murein - a latin murus - fal szóból) teichoinsavak által kovalensen megkötött hálózati struktúrát alkot (a görög teichos - fal szóból). A sejtfal ultravékony szakaszainak vizsgálatakor azt találták, hogy az egyenletesen szomszédos az alatta lévő struktúrákkal, pórusokkal átjárva, aminek köszönhetően különféle anyagok jutnak be a sejtbe és fordítva. A kapott fotogramok azt mutatták, hogy a sejtfal nem azonos elektronoptikai sűrűséggel, azaz rétegzettséggel rendelkezik. A fal keretezi a baktériumot, vastagsága és sűrűsége a mikrobasejt teljes kerületén azonos. A sejtfal a sejt szárazanyagának 5-50%-át teszi ki.

A mikroorganizmusok anatómiájának fénymikroszkóppal történő tanulmányozása során felmerült az igény azok megfestésére. Ezt az igényt H. Gram valósította meg, aki 1884-ben javasolta a róla elnevezett festési módszert, amelyet korunkban széles körben alkalmaznak a baktériumok megkülönböztetésére. A Gram-festéssel kapcsolatban minden mikroorganizmust két csoportra osztanak: gram-pozitív (gram-pozitív) és gram-negatív (gram-negatív). A módszer lényege, hogy a gram-pozitív baktériumok szilárdan megkötik az enciánibolya és a jód komplexét, amelyet nem színez el az etanol, és nem fogadja be a további fukszin festéket, kék-ibolya marad. A Gram-negatív baktériumokban az említett komplexet etanollal kimossák a baktériumtestből, és bíborvörössel kezelve kipirosodnak (fukszin színűek).

A prokarióták Gram-festését sejtfaluk sajátos kémiai összetétele és szerkezete magyarázza. A Gram-pozitív baktériumok sejtfala masszív, vastag (20-100 nm), szorosan szomszédos a citoplazma membránnal, kémiai összetételének nagy részét a peptidoglikán (40-90%) képviseli, amely a teichoinsavhoz kapcsolódik. A gram-pozitív mikroorganizmusok fala kis mennyiségben poliszacharidokat, lipideket és fehérjéket tartalmaz. A peptidoglikán szerkezeti mikrofibrillumai szorosan, tömören térhálósodnak, a benne lévő pórusok szűkek, ezért az ibolyakomplex nem mosódik ki, a baktériumok kékeslilára festettek.

A gram-negatív mikroorganizmusok szerkezetét és összetételét néhány jellemző jellemzi. A Gram-negatív baktériumok sejtfala vékonyabb, mint a Gram-pozitívoké, 14-17 nm. Két rétegből áll: külső és belső. A belső réteget a peptidoglikán képviseli, amely vékony (2 nm) folytonos hálózat formájában veszi körül a sejtet. A Gram-negatív baktériumokban a peptidoglikán 1-10%, mikrofibrillumai kevésbé szorosan térhálósodnak, mint a Gram-pozitív baktériumoké, a pórusok tágabbak, ezért az enciánibolya és a jód komplexe etanollal kimosódik a falból, a mikroorganizmusokat vörösre festik (egy további festék színe - fukszin). A külső réteg foszfolipideket, monopoliszacharidokat, lipoproteineket és fehérjéket tartalmaz. Az állatokra mérgező gram-negatív baktériumok sejtfalából származó lipopoliszacharidot (LPS) endotoxinnak nevezik. Gram-negatív baktériumokban nem találtak teichoinsavat. A sejtfal és a citoplazmatikus membrán közötti rést periplazmatikus térnek nevezzük, amely enzimeket tartalmaz.

Lizozim, penicillin és más vegyületek hatására a sejtfal szintézise megszakad, és megváltozott alakú sejtek képződnek: protoplasztok - sejtfaltól teljesen mentes baktériumok és szferoplasztok - részben elpusztult sejtfalú baktériumok. A protoplasztok és szferoplasztok gömb alakúak és 3-10-szer nagyobbak az eredeti sejteknél. Fokozott ozmotikus nyomás mellett növekedhetnek, sőt szaporodhatnak is, de normál körülmények között lizálnak és elpusztulnak. Ha a gátló faktort eltávolítják, a protoplasztok és szferoplasztok visszaválthatnak eredeti formájukba, és néha baktériumok L-formáivá alakulnak át. A baktériumok L-formáit 1935-ben izolálták a Lister Intézetben. Különféle L-transzformáló szerek (antibiotikumok, aminosavak, ultraibolya sugarak, röntgensugarak stb.) baktériumokra gyakorolt ​​hatására keletkeznek. Ezek olyan baktériumok, amelyek részben vagy teljesen elvesztették a sejtfal peptidoglikán szintézisének képességét. A protoplasztokhoz és szferoplasztokhoz képest stabilabbak és szaporodási képességgel rendelkeznek. Számos fertőző betegség kórokozója L-formát képezhet.

A citoplazma membrán (plazmolemma) egy félig áteresztő, háromrétegű többprotein sejtszerkezet, amely elválasztja a citoplazmát a sejtfaltól. Ez a sejt lényeges alkotóeleme, szárazanyagának 8-15%-át teszi ki. Amikor a citoplazma membrán elpusztul, a sejt elpusztul. Kémiailag a membrán egy fehérje-lipid komplex, amely fehérjékből (50-70%) és lipidekből (15-50%) áll. A citoplazmatikus membrán fontos funkciókat lát el a sejt életében. Ez a sejt ozmotikus gátja, részt vesz az anyagcsere folyamatokban, a sejtnövekedésben, szelektíven szállítja a szerves és szervetlen anyagok molekuláit, stb. A sejtnövekedés során a citoplazmatikus membrán invaginátumokat - kiemelkedéseket - képez, amelyeket mezoszómáknak neveznek. A mezoszómák jól expresszálódnak a Gram-pozitív baktériumokban, rosszabbul a Gram-negatív baktériumokban, és nagyon rosszul expresszálódnak a rickettsiában és a mikoplazmákban. A bakteriális nukleoidhoz kapcsolódó mezoszómákat nukleoszómáknak nevezzük. Részt vesznek a mikrobiális sejtek kariopinézisében és karionezisében. A mezoszómák jelentősége nem teljesen tisztázott. Feltételezhető, hogy aktívan részt vesznek a bakteriális légzés folyamatában, ezért analógiával hasonlítják össze őket a mitokondriumokkal. Talán a mezoszómák szerkezeti funkciót látnak el, és a sejtet külön szakaszokra osztva hozzájárulnak az anyagcsere folyamatok rendezettségéhez.

A sejt citoplazmája egy félig folyékony tömeg, amely a baktérium fő térfogatát foglalja el, és legfeljebb 90% vizet tartalmaz. A citoszolnak nevezett homogén frakcióból áll, amely szerkezeti elemeket - riboszómákat, intracitoplazmatikus membránokat, különféle formációkat, nukleoidokat - tartalmaz. Ezenkívül a citoplazma oldható RNS-komponenseket, szubsztrát anyagokat, enzimeket és anyagcseretermékeket tartalmaz.

A citoplazma a sejt belső környezetét alkotja, amely egyesíti az összes intracelluláris struktúrát és biztosítja azok egymás közötti kölcsönhatását.

A proplazmatikus sejt legfontosabb szerkezeti alkotóeleme a nukleoid, amely az eukarióták sejtmagjának analógja. Szabadon helyezkedik el a citoplazmában, a sejt központi zónájában, és egy gyűrűbe zárt, tekercsszerűen szorosan összecsomagolt kétszálú DNS. A nukleoid, az eukarióták világosan meghatározott magjával ellentétben, nem rendelkezik nukleáris membránnal, nukleolusokkal vagy bázikus fehérjékkel (hisztonokkal). Ennek ellenére úgy gondolják, hogy a nukleoid egy differenciált szerkezet. A sejt funkcionális állapotától függően a nukleoid lehet különálló és egyedi fragmentumokból áll. Diszkrétségét a sejtosztódás és a DNS-molekula replikációja magyarázza. A nukleoid DNS a baktériumsejt genetikai információinak hordozója. Fénymikroszkóppal a nukleoid speciális módszerekkel (Feulgen, Romanosky-Giemsa) baktériumfestéssel mutatható ki. A nukleoidon kívül számos prokarióta - plazmid - sejtben találtak extrakromoszómális öröklődési faktorokat, amelyek autonóm replikációra képes DNS-molekulák.

A sejtszervecskék közé tartoznak a riboszómák - gömb alakú ribonukleinsav részecskék, amelyek átmérője 15-20 nm. Egy prokarióta sejt 5-20 ezer riboszómát tartalmazhat. A riboszóma kis és nagy alegységekből áll, amelyek Sverberg ülepedési állandója 30, illetve 50 S. A hírvivő RNS egyik molekulája általában több riboszómát egyesít, mint egy fonalra felfűzött gyöngyöket. A riboszóma ilyen asszociációit poliszómáknak nevezzük. A riboszómák magas szintetizáló aktivitással rendelkeznek, a mikrobiális sejt életéhez szükséges fehérjéket szintetizálják.

A baktériumok citoplazmájában különféle típusú zárványokat azonosítottak, amelyek lehetnek szilárd, folyékony és gáz halmazállapotúak. Ezek tartalék tápanyagok (poliszacharidok, lipidek, kénlerakódások stb.) és anyagcseretermékek.

A kapszula nyálkahártya, több mint 0,2 mikron vastag, a sejtfalhoz kapcsolódik, és egyértelműen elhatárolódik a környezettől. Fénymikroszkóppal kimutatható baktériumfestés esetén speciális módszerekkel (Olt, Mikhin, Burri-Gins szerint). Sok baktérium mikrokapszulát képez - 0,2 mikronnál kisebb nyálkahártya-képződményt, amelyet csak elektronmikroszkóppal vagy kémiai és immunkémiai módszerekkel azonosítanak. A kapszula nem lényeges szerkezete a sejtnek, elvesztése nem okozza a baktérium pusztulását. Meg kell különböztetni a nyálkát a kapszulától - mukoid exopoliszacharidok. A nyálkás anyagok a sejt felszínén rakódnak le, gyakran meghaladják az átmérőjét, és nincsenek egyértelmű határaik.

A prokarióta kapszulák anyaga főként homo- vagy heteropoliszacharidokból áll. Egyes baktériumok (például a Leuconostoc) több mikrobasejtet tartalmaznak egy kapszulába. Az egy kapszulába zárt baktériumok zoogéleknek nevezett klasztereket alkotnak.

A kapszula fontos biológiai funkciókat lát el. Kapszuláris antigéneket tartalmaz, amelyek meghatározzák a baktériumok virulenciáját, specificitását és immunogenitását. A kapszula megvédi a mikrobasejtet a mechanikai igénybevételtől, a kiszáradástól, a fágfertőzésektől, a mérgező anyagoktól és a fagocitózistól. Egyes baktériumfajtákban, beleértve a patogéneket is, elősegíti a sejtek kötődését a szubsztráthoz.

A flagellák a baktériumok mozgásának organellumai. Vékony, hosszú, fonalszerű szerkezetek, amelyek flagellin fehérjéből állnak (a latin flagellum - flagellum szóból). Ennek a fehérjének antigénspecifitása van. A flagella hossza többszörösen meghaladja a baktériumsejt hosszát és 3-12 µm, vastagsága 12-20 nm. A zászlók a citoplazma membránjához és a sejtfalhoz speciális korongokkal kapcsolódnak. A zászlók kimutatása elektronmikroszkóppal vagy fénymikroszkóppal történik, de a készítmények speciális módszerekkel történő feldolgozása után. A flagella nem létfontosságú sejtszerkezet. A flagellák száma a különböző baktériumtípusok között változik (1-től 50-ig), és lokalizációjuk helye is eltérő, de fajonként stabil. A flagellák helyétől függően megkülönböztetik őket: monotrich - baktériumok egy polárisan elhelyezkedő flagellummal; amphitirichs - baktériumok két polárisan elrendezett flagellával, vagy egy köteg flagella mindkét végén; lophotrichs - baktériumok egy köteg flagella a sejt egyik végén; A peritrichek olyan baktériumok, amelyekben sok flagella található a sejt teljes kerületén. A flagella nélküli baktériumokat atrichiának nevezik. A zászlók a lebegő rúd alakú és tekercses formákra jellemzőek, és kivételként a coccusokban találhatók. A monotrichok és a lophotrichok 50 mikron/s sebességgel mozognak. A baktériumok általában véletlenszerűen mozognak. A környezeti tényezők hatására a baktériumok irányított mozgásformákra - taxikra - képesek. A taxik lehetnek pozitívak és negatívak. Léteznek kemotaxis - a környezetben lévő vegyi anyagok koncentrációjának különbsége okozta, aerotaxis - oxigén, fototaxis - fényintenzitás, magnetotaxis - amelyeket a mikroorganizmusok mágneses térben való navigációs képessége jellemez.

A pili (villi) a flagelláknál rövidebb fonalszerű képződmények. Hosszúságuk 0,3-10 mikron, vastagságuk 3-10 nm. A pili a citoplazmatikus membránból ered, és a mikroorganizmusok mozgékony és nem mozgó formáiban találhatók meg. Csak elektronmikroszkóppal azonosíthatók. Egy baktériumsejt felszínén 1-2, több tíz, száz és akár több ezer pili is lehet. A Pili a pilin fehérjéből áll, és antigén hatású.

A pili általános és szexuális típusa létezik. Előbbiek az adhézióért, vagyis a baktériumok érintett sejthez való kötődéséért, a táplálkozásért, a víz-só anyagcseréért, a baktériumok agglomerátumokba tömörüléséért felelősek, az utóbbiak az örökítőanyag (DNS) átviteléért a donortól a recipiensig. Ugyanazon baktériumfajtában mindkét típusú pili lehet.

A spórák (endospórák) a nyugvó sejtek egy speciális formája, amelyet az anyagcsere szintjének éles csökkenése és a nagy ellenállás jellemez. A spórák a baktériumok számára kedvezőtlen körülmények között keletkeznek. Egy sejt belsejében egy spóra képződik. Sporuláció figyelhető meg tápanyaghiány, pH változás, C, N, P hiány, kiszáradás, anyagcseretermékek felhalmozódása során a sejtet körülvevő környezetben stb. a kalcium kationok koncentrációja, a dipikolinsav megjelenése.

A fénymikroszkóp látóterében lévő spórák ovális, erősen törő fényképződményeknek tűnnek, 0,8-1,5 mikron méretűek. Azokat a baktériumokat, amelyekben a spóra mérete nem haladja meg a sejt átmérőjét, bacilusoknak, azokat pedig, amelyeknél ez meghaladja, clostridiumoknak nevezzük. A sejtben a spóra központilag, közelebb a végéhez - subterminálishoz, a baktérium végén - terminálishoz helyezkedhet el. A spóra szerkezete összetett, de a különböző típusú baktériumokban azonos típusú. A spóra központi részét sporoplazmának nevezik, nukleinsavakat, fehérjéket és dipikolinsavat tartalmaz. A sporoplazma egy nukleoidot, riboszómákat és homályosan meghatározott membránszerkezeteket tartalmaz. A sporoplazmát citoplazmatikus membrán keretezi, ezt követi egy kezdetleges peptidoglikán réteg, majd egy masszív kéregréteg vagy másképpen kéreg. A kéreg felszínén egy külső membrán található. A spóra külsejét többrétegű héj borítja, amely a spóra sajátos elemeivel és a kalcium-dipikolináttal együtt meghatározza annak stabilitását. A spórák fő célja a baktériumok megőrzése kedvezőtlen környezeti körülmények között. A spórák ellenállnak a magas hőmérsékletnek és a vegyszereknek, és hosszú ideig fennállhatnak nyugalmi állapotban, több tíz vagy akár több száz évig.

Videó: Szobanövény levelének sejtmagja almikroszkóppal

A baktériumok mikroszkopikus egysejtű szervezetek. A baktériumsejt szerkezetének olyan sajátosságai vannak, amelyek miatt a baktériumok az élővilág külön birodalmává válnak.

Sejtmembránok

A legtöbb baktériumnak három héja van:

• sejt membrán;
• sejtfal;
• nyálkahártya kapszula.

A sejtmembrán közvetlenül érintkezik a sejt tartalmával - a citoplazmával. Vékony és puha.

A sejtfal sűrű, vastagabb membrán. Feladata a sejt védelme és támogatása. A sejtfalon és a membránon pórusok vannak, amelyeken keresztül a szükséges anyagok bejutnak a sejtbe.

Sok baktériumnak van nyálkahártya-kapszula, amely védő funkciót lát el, és biztosítja a tapadást a különböző felületekhez.

TOP 4 cikkakik ezzel együtt olvasnak

A nyálkahártyának köszönhető, hogy a streptococcusok (egyfajta baktérium) tapadnak a fogakhoz, és szuvasodást okoznak.

Citoplazma

A citoplazma a sejt belső tartalma. 75%-a vízből áll. A citoplazmában zárványok vannak - zsír- és glikogéncseppek. Ezek a sejt tartalék tápanyagai.

Rizs. 1. A baktériumsejt felépítésének diagramja.

Nukleoid

A nukleoid jelentése „mint egy mag”. A baktériumoknak nincs valódi, vagy ahogy mondani szokták, kialakult magjuk. Ez azt jelenti, hogy nincs nukleáris burok és nukleáris tér, mint a gombák, növények és állatok sejtjei. A DNS közvetlenül a citoplazmában található.

A DNS funkciói:

• örökletes információkat tárol;
• Ezt az információt az adott típusú baktériumokra jellemző fehérjemolekulák szintézisének szabályozásával valósítja meg.

A valódi sejtmag hiánya a baktériumsejt legfontosabb jellemzője.

Organoidok

Ellentétben a növényi és állati sejtekkel, a baktériumok nem rendelkeznek membránból épült organellákkal.

De a baktériumsejt membrán egyes helyeken behatol a citoplazmába, és mezoszómáknak nevezett redőket képez. A mezoszóma részt vesz a sejtszaporodásban és az energiacserében, és mintegy helyettesíti a membrán organellumokat.

A baktériumokban az egyetlen organellum a riboszómák. Ezek kis testek, amelyek a citoplazmában helyezkednek el, és fehérjéket szintetizálnak.

Sok baktériumnak van flagellum, amellyel folyékony környezetben mozognak.

Baktériumsejtek alakjai

A baktériumsejtek alakja eltérő. A golyó alakú baktériumokat coccusnak nevezik. Vessző formájában - vibrios. A rúd alakú baktériumok bacilusok. A Spirilla hullámos vonalnak tűnik.

Rizs. 2. A baktériumsejtek alakjai.

A baktériumok csak mikroszkóp alatt láthatók. Az átlagos sejtméret 1-10 mikron. Legfeljebb 100 mikron hosszúságú baktériumok találhatók. (1 µm = 0,001 mm).

Sporuláció

Kedvezőtlen körülmények esetén a baktériumsejt alvó állapotba kerül, amelyet spórának neveznek. A sporuláció okai lehetnek:

• alacsony és magas hőmérséklet;
• aszály;
• a táplálkozás hiánya;
• életveszélyes anyagok.

Az átmenet gyorsan, 18-20 órán belül megtörténik, és a sejt akár több száz évig is spórás állapotban maradhat. Amikor a normális állapot helyreáll, a baktérium 4-5 órán belül kicsírázik a spórából, és visszatér normál életviteléhez.

Rizs. 3. A spóraképződés sémája.

Reprodukció

A baktériumok osztódással szaporodnak. A sejt születésétől az osztódásáig 20-30 perc telik el. Ezért a baktériumok széles körben elterjedtek a Földön.

Mit tanultunk?

Megtudtuk, hogy általánosságban a baktériumsejtek hasonlítanak a növényi és állati sejtekhez, van membránjuk, citoplazmájuk és DNS-ük. A baktériumsejtek közötti fő különbség a kialakult sejtmag hiánya. Ezért a baktériumokat prenukleáris organizmusoknak (prokariótáknak) nevezik.

Teszt a témában

A jelentés értékelése

Átlagos értékelés: 4.1. Összes értékelés: 295.