Микробиология 1
План
1. Обов’язкові компоненти структури бактеріальної клітини
2. Біополімери в складі бактеріальної клітини. Функції біополімерів
3. Історія відкриття та вивчення біологічних властивостей вірусів
Література
1. Обов’язкові компоненти структури бактеріальної клітини
Бактерії (грец. bacteria — паличка) — це в основному одноклітинні організми, що не мають хлорофілу. Величину бактерій вимірюють у мікрометрах (мкм), вона дуже варіює. Більшість патогенних бактерій мають розміри 0,2 — 10 мкм. Серед сапрофітів трапляються, велетенські бактерії, що досягають 55 — 125 мкм.
За формою бактерії поділяють на кулясті, або коки, паличкоподібні (бактерії, бацили і клостридії), звивисті (вібріони, спірили, спірохети) і ниткоподібні (хламідобактерії).
За своєю структурою бактерії (прокаріоти) істотно відрізняються від клітин рослин і тварин (еукаріоти).
Прокаріоти — гаплоїдні організми, які звичайно містять один геном, не мають мітохондрій і комплексу Гольджі, їм не властивий амебоподібний рух. Складаються з нуклеоїду, цитоплазми з різними включеннями, оболонки та інших структур
Нуклеоїд прокаріотів складається із замкнутих у кільце подвійних ниток ДНК, не відмежований від цитоплазми якоюсь мембраною і не зв'язаний з основним протеїном бактеріальної клітини.
Нуклеоїд бактерій має дифузний характер, локалізований у центральній частині цитоплазми клітини, перебуває в контакті з цитоплазматичною мембраною, мезосомами і полісомами. На різних етапах розвитку бактеріальної клітини ДНК нуклеоїду може бути у вигляді ниток, тяжів, вузликуватої або тонкої сітки чи грубих скупчень.
У клітинах бактерій у фазі спокою є один нуклеоїд, у фазі, що передує поділові, — два, у логарифмічній — чотири і більше.
У клітин, що активно ростуть, бактеріальний нуклеоїд має такий самий коефіцієнт заломлення світла, як і цитоплазма. Співвідношення геномної речовини і цитоплазми коливається в межах 1:2 — 1:10.
У цитоплазмі бактерій є вакуолі, що складаються з різних розчинених у воді речовин і оточені мембраною (тонопласт) ліпопротеїдного походження. Кількість вакуоль коливається в межах 6 — 10, а в період активного росту збільшується до 20. Одні дослідники розглядають їх як ділянки, де відкладаються шкідливі продукти метаболізму (екзотоксини), інші відводять їм функцію додаткових ферментів дихання. Можливо, виникнення вакуолів можна пояснити надмірною кількістю води.
У цитоплазмі мікобактерій, стрептококів, протею, актиноміцетів, клостридій та інших мікроорганізмів є рапідосоми, або мікротрубочки. У мікобактерій вони виконують функцію пересування ковзанням по густому субстрату. Мікротрубочки бактерій за структурою і розмірами схожі на мікротрубочки найпростіших, рослин і тварин.
Оболонка бактерій складається з цитоплазматичної мембрани, клітинної стінки і капсульного шару. що перетворюється у деяких видів у справжню капсулу.
Цитоплазматична мембрана прилягає до внутрішньої поверхні клітинної стінки бактерії. Товщина мембрани 5 — 7,5 нм. Вона являє собою складне утворення з трьох шарів; ліпідного, протеїнового і полісахаридного. До складу цитоплазматичної мембрани входять білки, фосфоліпіди, ліпопротеїн, невелика кількість вуглеводів та інших сполук. Цитоплазматична мембрана виконує функцію роздільної перегородки, через неї за допомогою ферментів (пермеаз) невпинно здійснюється активний транспорт різних речовин, потрібних для життєдіяльності бактерій. У цитоплазматичній мембрані локалізовані високочутливі рецептори, за допомогою яких бактерії розпізнають і обробляють сигнали, що надходять із навколишнього середовища, диференціюють поживні речовини та різні антибактеріальні сполуки. На поверхні цитоплазматичної мембрани € активні ферментні системи, що беруть участь у синтезі білка, токсинів, ферментів, нуклеїнових кислот та інших речовин, а також в окислювальному фосфорилюванні.
У цитоплазматичній мембрані відбуваються сотні різноманітних і взаємопов'язаних реакцій. У перепонках лізосом є дихальні ферменти, які транспортують електрони. При вдавлюванні (інвагінації) у бік цитоплазми цитоплазматична мембрана утворює мезосоми які відіграють певну роль у формуванні клітинних стінок і поділові. З цитоплазматичною мембраною пов'язані такі властивості бактеріальної клітини, як осмотичний тиск, непроникність для багатьох речовин, бар'єрна функція між клітиною і зовнішнім середовищем.
Клітинна стінка бактерій товщиною 10 — 35 нм має шарувату будову. Основним матеріалом клітинної стінки бактерій е глікопептидний шар — пептидоглікан (муреїн), зв'язаний з ліпопротеїдами, фосфоліпідами і ліпополісахаридами.
Клітинна стінка є в бактерій, актиноміцетів, ціанобактерій, рикетсій; її немає у спірохет, міксобактерій і мікоплазм. Завдяки наявності щільної клітинної стінки бактерії можуть зберігати певну форму. Вона захищає бактерії від шкідливого впливу факторів навколишнього середовища, бере участь у рості й поділі клітини. Клітинну стінку можна відокремити від цитоплазматичної мембрани і мати її в чистому вигляді.
Капсульний шар (капсула). Під впливом різних факторів середовища деякі мікроорганізми можуть відкладати на поверхні свого тіла навколо клітинної стінки товстий слизовий шар, що дістав назву капсульного (капсули). Він складається з полісахаридів, глікозаміногліканів (мукополісахаридів) або поліпептидів.
Залежно від особливостей мікроорганізмів та складу поживного середовища хімічний склад капсул може бути різним. У деяких штамів стрептококів вони складаються з полімерів глюкози і фруктози, у S. pneumoniae — із суміші полімерів глюкози, галактози і глюкуронової кислоти, у В. anthracis – із поліглутамінової кислоти. У зв’язку з високим вмістом води капсула слабко забарвлюється барвником.
У різних видів бактерій є ворсинки. Вони покривають тіло клітини. Кількість ворсинок в однієї особини досягає 100 — 400, довжина їх 0,3 — 1 мкм, ширина — 0,01 мкм.
Ворсинки поділяються на типи. Ворсинки 1-го (загального) типу е в багатьох видів бактерій, здатних до адгезії. За допомогою адгезинів (структурні утвори на поверхні клітин бактерій) бактерії прикріплюються до клітин тварин і людини.