Учебное пособие: Основи мікробіології

Ядерний матеріал клітин бактерій

У прокаріотів ядерний матеріал розміщений у центральній частині цитоплазми. Нуклеоїд бактерій на відміну від еукаріотів не має мембрани і складається з ДНК, яка замкнута у кільце. Приймає участь в передачі спадкової інформації. Без нього клітина нежиттєздатна.

Багато бактерій разом з нуклеоїдом мають позахромосомні передавачі спадкової інформації. Їх називають плазміди або епісоми . За будовою це нуклеїнова кислота.

Клітинна стінка

Клітинна стінка – обов’язковий структурний елемент бактеріальної клітини. Клітинна стінка надає бактеріям певну форму. Вона є пружною, але разом з цим еластичною і може вигинатися. Клітинна стінка виконує роль механічного бар’єру між зовнішнім середовищем та протопластом.

Вона захищає вміст клітини від впливу довкілля. В нормальних умовах концентрація солей в клітині вища, ніж у навколишньому середовищі, тому між ними існує велика різниця в осмотичному тиску. Клітинна стінка захищає клітину від проникнення до неї надлишку води.

Таким чином функції клітинної стінки слідуючі:

- захист від шкідливих факторів

- транспорт речовин в процесі живлення

- участь у формуванні капсул і антигенів

Товщина клітинної стінки знаходиться в межах від 10 до 80 нм, на її долю припадає від 5% до 50% сухої речовини клітини. Хімічний склад і будова клітинної стінки є постійними для певного виду бактерій. Клітинна стінка відповідальна за сприйняття забарвлення за Грамом.

До складу клітинної стінки бактерій входить мурен, він є гетерополімером, який побудований з N-ацетилглюкозамін, N-ацетилмурамової кислоти. Вони утворюють ланцюги, які пов’язані пептидними зв’язками і утворюють муреїнову сітку. У грампозитивних бактерій клітинна стінка складається з багатошарового мурену (до 9% її маси), тейхоєвих кислот, лізіну і невеликої кількості ліпідів, полісахаридів, білків. У грамнегативних бактерій клітинна стінка значно тонша, вона містить одношаровий мурен (до 10%), ліпополісахариди, ліпопротеїди, фосфоліпіди, діамінопімелінову кислоту.

Деякі мікроорганізми на поверхні клітин утворюють слизовий шар або капсулу. Хімічний склад шару полісахариди, поліпептиди. Слиз можуть утворювати бактерії Leuconostoc, викликає псування фруктових сиропів.

Функції слизу і капсул – захисна. У патогенів капсула надає стійкість і підвищує вірулентність – ступінь патогенності.

Рухомість бактерій

Рухомість бактерій пов’язана з наявністю джгутиків. Тип джгути кування є систематико – діагностичною ознакою і генетично запрограмований. Кількість і локалізація джгутиків, їх розміри – характерні визначеному виду.

В залежності від розташування джгутиків рухливі бактерії поділяють на наступні групи: а) монотрихи – мають один джгутик на кінці

б) амфітрити – мають два полярно розташований джгутики

в) лофотрихи – мають пучок джгутиків на одному кінці

г) амфілофотрихи – мають два пучки полярно розташованих джгутиків

д) перитрихи – мають хаотично розташовані джгутики по всій поверхні клітини

Швидкість руху бактерії залежить від кількості та характеру розташування джгутиків, від віку і факторів зовнішнього середовища.

Джгутик має вигляд спіральної нитки товщиною 10-20 нм і довжиною до 10 мкм, їх хімічна природа – білок флагелін. Рухомість бактерій визначають методами «висячої» і «роздавленої» краплин. Бактерії рухаються хаотично зі швидкістю до 100 мкм/сек , але здатні до таксисів – спрямованих рухів. Відомі хемо- , аеро- , фототаксис, вони залежать від концентрації хімічних речовин, кисню, ступені освітлення відповідно.

На поверхні клітинної стінки деяких мікроорганізмів без джгутиків розміщуються або фімбрії, або пілі – довгі, прямі нитки діаметром 5 нм, довжиною 12 мкм. Їх кількість коливається і може досягати декількох тисяч. Вони бувають загального типу для прикріплення і «статевого» в процесі кон’юктації. Хімічна природа цих структур – білок пілін. Фімбрії також мають вигляд довгих тонких прямих ниток, а їх хімічна природа – вуглеводозв’язувальні білки лектини.

Цитоплазматична мембрана

Під клітинною стінкою розташована цитоплазматична мембрана (ЦПМ), яка є обов’язковим структурним елементом клітини і оточує цитоплазму. Бактеріальна клітина втрачає життєздатність при порушенні її цілісності. На долю ЦПМ припадає всього 8-15 % сухої речовини клітини. Загальна товщина приблизно 5-10 нм. У більшості прокаріотів ЦПМ єдина мембрана.

ЦПМ утворена двома шарами ліпідів (ліпідний біслой), в які включені білки, а зовні розташовані периферичні білки. За хімічним складом вона містить 50-75% білків, 15-45% ліпідів та незначну кількість вуглеводів.

ЦПМ грає найважливішу роль в метаболізмі бактеріальної клітини. Вона є осмотичним бар’єром і регулює осмотичний тиск в клітині, контролює транспорт речовин в клітину та виведення метаболітів назовні. У бактерій ЦПМ виконує енергетичну функцію. ЦПМ бактерій – структура, де відбуваються окисно-відновні процеси. ЦПМ – енергетичні станції з ферментами окислювального фосфорилювання. ЦПМ приймає участь в поділі нуклеоїду, оскільки молекула ДНК при цьому процесі прикріплюється до неї. Вона бере участь у синтезі компонентів клітинної стінки та капсули.

Цитоплазма