Kaasaegne teadus on viimastel sajanditel teinud fantastilisi edusamme. Mõned mõistatused erutavad aga endiselt silmapaistvate teadlaste meelt.

Täna pole vastust kiireloomulisele küsimusele leitud - kui palju baktereid meie tohutul planeedil eksisteerib?

Bakter- ainulaadse sisemise organisatsiooniga organism, mida iseloomustavad kõik elusorganismidele iseloomulikud protsessid. Bakterirakul on palju hämmastavaid omadusi, millest üks on kujude mitmekesisus.

Bakterirakk võib olla sfääriline, pulgakujuline, kuubikujuline või tähekujuline. Lisaks on bakterid veidi painutatud või moodustavad mitmesuguseid lokke.

Raku kuju mängib olulist rolli mikroorganismi õiges toimimises, kuna see võib mõjutada bakteri võimet kinnituda teistele pindadele, hankida vajalikke aineid ja liikuda.

Raku minimaalne suurus on tavaliselt 0,5 µm, kuid erandjuhtudel võib bakteri suurus ulatuda 5,0 µm-ni.

Mis tahes bakteri raku struktuur on rangelt määratud. Selle struktuur erineb oluliselt teiste rakkude, näiteks taimede ja loomade struktuurist. Igat tüüpi bakterite rakkudel puuduvad sellised elemendid nagu: diferentseeritud tuum, rakusisesed membraanid, mitokondrid, lüsosoomid.

Bakteritel on spetsiifilised struktuurikomponendid – püsivad ja mittepüsivad.

Püsikomponentide hulka kuuluvad: tsütoplasmaatiline membraan (plasmolemma), rakusein, nukleoid, tsütoplasma. Mittepüsivad struktuurid on: kapsel, flagellad, plasmiidid, pilid, villid, fimbriad, eosed.

tsütoplasmaatiline membraan

Iga bakter on ümbritsetud tsütoplasmaatilise membraaniga (plasmolemma), mis koosneb kolmest kihist. Membraan sisaldab globuliine, mis vastutavad erinevate ainete selektiivse transpordi eest rakku.

Plasmamembraan täidab ka järgmisi olulisi funktsioone:

• mehaanilised- tagab bakteri ja kõigi struktuurielementide autonoomse funktsioneerimise;
• retseptor- plasmalemmas asuvad valgud toimivad retseptoritena ehk aitavad rakul tajuda erinevaid signaale;
• energiat Mõned valgud vastutavad energiaülekande funktsiooni eest.

Plasmamembraani toimimise rikkumine toob kaasa asjaolu, et bakter variseb kokku ja sureb.

raku sein

Ainult bakterirakkudele omane struktuurne komponent on rakusein. See on jäik läbilaskev membraan, mis toimib raku struktuurse skeleti olulise komponendina. See asub tsütoplasmaatilise membraani välisküljel.

Rakusein täidab kaitsefunktsiooni ning lisaks annab rakule püsiva kuju. Selle pind on kaetud arvukate eostega, mis lasevad sisse vajalikke aineid ja eemaldavad mikroorganismist lagunemissaadused.

Sisekomponentide kaitsmine osmootsete ja mehaaniliste mõjude eest on seina teine ​​funktsioon. See mängib asendamatut rolli rakkude jagunemise ja selles sisalduvate pärilike tunnuste jaotumise kontrollimisel. See sisaldab peptidoglükaani, mis annab rakule väärtuslikud immunobioloogilised omadused.

Rakuseina paksus on vahemikus 0,01 kuni 0,04 µm. Vanusega bakterid kasvavad ja materjali hulk, millest see on ehitatud, suureneb vastavalt.

Nukleoid

Nukleoid on prokarüoot, mis salvestab kogu bakteriraku päriliku teabe. Nukleoid asub bakteri keskosas. Selle omadused on samaväärsed tuumaga.

Nukleoid on üksik DNA molekul, mis on suletud rõngasse. Molekuli pikkus on 1 mm ja teabe hulk umbes 1000 tunnust.

Nukleoid on peamine materjali kandja bakteri omaduste kohta ja peamine tegur nende omaduste edasikandmisel järglastele. Bakterirakkude nukleoidil ei ole tuuma, membraani ega aluselisi valke.

Tsütoplasma

Tsütoplasma- vesilahus, mis sisaldab järgmisi komponente: mineraalsed ühendid, toitained, valgud, süsivesikud ja lipiidid. Nende ainete suhe sõltub bakterite vanusest ja tüübist.

Tsütoplasma sisaldab erinevaid struktuurikomponente: ribosoomid, graanulid ja mesosoomid.

• Ribosoomid vastutavad valkude sünteesi eest. Nende keemiline koostis sisaldab RNA molekule ja valku.
• Mesosoomid on seotud eoste moodustumisega ja rakkude paljunemisega. Võib olla mulli, silmuse, tuubuli kujul.
• Graanulid toimivad täiendava energiaallikana bakterirakkudele. Need elemendid on erineval kujul. Need sisaldavad polüsahhariide, tärklist, rasvapiisku.

Kapsel

Kapsel See on rakuseinaga tihedalt seotud limaskesta struktuur. Seda valgusmikroskoobiga uurides on näha, et kapsel ümbritseb rakku ja selle välispiiridel on selgelt määratletud kontuur. Bakterirakus toimib kapsel kaitsebarjäärina faagide (viiruste) vastu.

Bakterid moodustavad kapsli, kui keskkonnatingimused muutuvad agressiivseks. Kapsel sisaldab oma koostises peamiselt polüsahhariide ja teatud juhtudel võib see sisaldada kiudaineid, glükoproteiine, polüpeptiide.

Kapsli peamised funktsioonid:

• • adhesioon inimkeha rakkudega. Näiteks streptokokid kleepuvad kokku hambaemailiga ja kutsuvad koos teiste mikroobidega esile kaariese;
  • kaitse negatiivsete keskkonnatingimuste eest: mürgised ained, mehaanilised kahjustused, kõrgenenud hapnikutase;
  • osalemine vee metabolismis (rakkude kaitsmine kuivamise eest);
  • täiendava osmootse barjääri loomine.

Kapsel moodustab 2 kihti:

• sisemine - tsütoplasma kihi osa;
• väline - bakteri eritusfunktsiooni tulemus.

Klassifikatsioon põhines kapslite struktuurilistel omadustel. Nemad on:

• normaalne;
• komplekssed kapslid;
• risttriibuliste fibrillidega;
• katkendlikud kapslid.

Mõned bakterid moodustavad ka mikrokapsli, mis on limaskestade moodustis. Mikrokapslit saab tuvastada ainult elektronmikroskoobi all, kuna selle elemendi paksus on vaid 0,2 mikronit või isegi vähem.

Flagella

Enamikul bakteritel on raku pinnastruktuurid, mis tagavad selle liikuvuse ja liikumise – flagellad. Need on pikad protsessid vasakukäelise spiraali kujul, mis on ehitatud flagelliinist (kontraktiilne valk).

Lipuliste peamine ülesanne on see, et nad võimaldavad bakteritel liikuda vedelas keskkonnas soodsamate tingimuste otsimisel. Vippude arv ühes rakus võib varieeruda: ühest kuni mitme lipuni, vibud kogu raku pinnal või ainult ühel poolusel.

Baktereid on mitut tüüpi, olenevalt lippude arvust neis:

• Monotrichous- neil on ainult üks flagellum.
• lophotrichous- bakteri ühes otsas on teatud arv lippe.
• amfitriksid- mida iseloomustab flagellade olemasolu polaarsetel vastaspoolustel.
• Peritrichi- lipukesed paiknevad üle kogu bakteri pinna, neid iseloomustab aeglane ja sujuv liikumine.
• Atrichi- flagellad puuduvad.

Flagella teostab motoorset aktiivsust, tehes pöörlevaid liigutusi. Kui bakteril lipulisi pole, on see siiski võimeline liikuma, õigemini libisema raku pinnal oleva lima abil.

Plasmiidid

Plasmiidid on väikesed liikuvad DNA molekulid, mis on eraldatud kromosomaalsetest pärilikkuse teguritest. Need komponendid sisaldavad tavaliselt geneetilist materjali, mis muudab bakteri antibiootikumide suhtes vastupidavamaks.

Nad võivad oma omadused ühelt mikroorganismilt teisele üle kanda. Vaatamata kõigile oma omadustele ei toimi plasmiidid bakteriraku eluea jaoks oluliste elementidena.

Pili, villi, fimbriae

Need struktuurid paiknevad bakterite pindadel. Nende arv on kahest ühikust mitme tuhandeni raku kohta. Nii bakteriraku kui ka liikumatu raku struktuurielemendid on olemas, kuna need ei mõjuta liikumisvõimet.

Kvantitatiivselt ulatub pili mitusada bakteri kohta. On pilusid, mis vastutavad toitumise, vee-soola ainevahetuse, aga ka konjugatsiooni (sugu) pilude eest.

Villile on iseloomulik õõnes silindriline kuju. Just nende struktuuride kaudu sisenevad viirused bakterisse.

Villi ei peeta bakteri olulisteks komponentideks, sest ka ilma nendeta saab jagunemis- ja kasvuprotsess edukalt lõpule viia.

Fimbriad asuvad reeglina raku ühes otsas. Need struktuurid võimaldavad mikroorganismil keha kudedes fikseerida. Mõnel fimbrial on spetsiaalsed valgud, mis puutuvad kokku rakkude retseptori otstega.

Fimbria erinevad lipulistest selle poolest, et nad on paksemad ja lühemad ning ei mõista ka liikumise funktsiooni.

poleemika

Eosed tekivad bakteri negatiivse füüsikalise või keemilise manipuleerimise korral (kuivamise või toitainete puudumise tagajärjel). Need on eoste suuruse poolest erinevad, kuna need võivad erinevates rakkudes olla täiesti erinevad. Samuti erineb eoste kuju – need on ovaalsed või kerajad.

Asukoha järgi rakus jagunevad eosed järgmisteks osadeks:

• keskne - nende asukoht päris keskel, nagu näiteks siberi katku korral;
• alamterminal - asub pulga otsas, andes nuia kuju (gaasi gangreeni tekitajas).

Soodsas keskkonnas hõlmab eoste elutsükkel järgmisi etappe:

• ettevalmistav etapp;
• aktiveerimise etapp;
• initsiatsioonistaadium;
• idanemise etapp.

Eosed eristuvad nende erilise elujõu poolest, mis saavutatakse tänu nende kestale. See on mitmekihiline ja koosneb peamiselt valkudest. Eoste suurenenud vastupidavus negatiivsetele tingimustele ja välismõjudele on tagatud just tänu valkudele.

Bakterirakk koosneb rakuseinast, tsütoplasmaatilisest membraanist, tsütoplasmast koos lisanditega ja tuumast, mida nimetatakse nukleoidiks (joonis 3.4). On täiendavaid struktuure: kapsel, mikrokapsel, lima, flagella, pili. Mõned bakterid võivad ebasoodsates tingimustes moodustuda vaidlusi.

Riis. 3.4

raku sein. Grampositiivsete bakterite rakusein sisaldab vähesel määral polüsahhariide, lipiide, valke. Nende bakterite paksu rakuseina põhikomponendiks on mitmekihiline peptidoglükaan (mureiin, mukopeptiid), mis moodustab 40-90% rakuseina massist (joon. 3.5, 3.7). Teichoiinhapped (kreeka keelest. techos- sein).

Riis. 3-5-

Riis. 3.6.FaaskontrastmikroskoopiaL-vormid

Gramnegatiivsete bakterite rakusein sisaldab välismembraani, mis on lipoproteiini kaudu ühendatud peptidoglükaani all oleva kihiga. Bakterite üliõhukestel lõikudel on välismembraanil laineline kolmekihiline struktuur, mis sarnaneb sisemembraaniga, mida nimetatakse tsütoplasmaatiliseks (joon. 3.5,3.8). Nende membraanide põhikomponent on bimolekulaarne (topelt) lipiidide kiht. Välismembraani sisemist kihti esindavad fosfolipiidid ja välimine kiht sisaldab lipopolüsahhariidi. Välismembraani lipopolüsahhariid koosneb 3 fragmendist: lipiid A - konservatiivne struktuur, peaaegu sama gramnegatiivsetes bakterites; südamik ehk varras, kooreosa (alates lat. tuum- tuum), suhteliselt konservatiivne oligosahhariidstruktuur (LPS-i südamiku konstantseim osa on ketodeoksüoktoonhape); väga varieeruv O-spetsiifiline polüsahhariidahel, mis moodustub identsete oligosahhariidjärjestuste (0-antigeen) kordamisest. Välismembraani maatriksis olevad valgud imbuvad sellest läbi nii, et valgumolekulid, mida nimetatakse poriinideks, piiravad hüdrofiilseid poore, millest vesi ja väikesed hüdrofiilsed molekulid läbivad.

Riis. 3-7Listeria raku õhukese lõigu elektronide difraktsioonimuster- Listeriamonotsütogeenid(A. A. Avakyani, L. N. Kats. I. B. Pavlova järgi). Tsütoplasmaatiline membraan, mesosoom ja nukleoid on hästi ekspresseeritud valgustsoonide kujul fibrillaarsete, filamentsete DNA struktuuridega; rakusein - paks, tüüpiline grampositiivsetele bakteritele

Riis. 3.8. Brucella raku üliõhukese lõigu elektronide difraktsioonimuster (Brucellamelitensis). A. A. Avakyani, L. N. Katsi, I. B. Pavlova järgi.

Nukleoidil on fibrillaarsete filamentsete DNA struktuuridega heledad tsoonid; rakusein - õhuke, tüüpiline gramnegatiivsetele bakteritele

Välis- ja tsütoplasmaatilise membraani vahel on periplasmaatiline ruum ehk periplasma, mis sisaldab ensüüme (proteaase, lipaase, fosfataase, nukleaase, beetalaktamaase) ja transpordisüsteemide komponente.
Bakteriraku seina sünteesi rikkumise korral lüsosüümi, penitsilliini, keha kaitsvate tegurite mõjul moodustuvad muutunud (sageli sfäärilise) kujuga rakud: protoplastid - bakterid, millel puudub täielikult rakuseina; sferoplastid on osaliselt säilinud rakuseinaga bakterid. Sfero- või protoplasttüüpi baktereid, mis on antibiootikumide või muude tegurite mõjul kaotanud võime sünteesida peptidoglükaani ja on võimelised paljunema, nimetatakse L-vormideks (joonis 3.b). Mõned L-vormid (ebastabiilsed), kui bakterites muutusi põhjustanud tegur on eemaldatud, võivad muutuda, "naastes" algse bakteriraku juurde.

tsütoplasmaatiline membraan üliõhukeste lõikude elektronmikroskoopiaga on see kolmekihiline membraan (2 tumedat kihti paksusega 2,5 nm on eraldatud heledaga - vahepealne). Oma struktuurilt sarnaneb see loomarakkude plasmalemmaga ja koosneb kahekordsest sisseehitatud pinnaga fosfolipiidide kihist ja integraalsetest valkudest, mis tungivad justkui läbi membraanistruktuuri. Ülemäärase kasvu korral (võrreldes rakuseina kasvuga) moodustuvad tsütoplasmaatilise membraani invaginaadid - invaginatsioonid keerukalt keerdunud membraanstruktuuride kujul, mida nimetatakse mesosoomideks (joon. 3.7). Vähem keerulisi keerdunud struktuure nimetatakse intratsütoplasmaatilisteks membraanideks.
Tsütoplasma koosneb lahustuvatest valkudest, ribonukleiinhapetest, inklusioonidest ja arvukatest väikestest graanulitest - ribosoomidest, mis vastutavad valkude sünteesi (tõlke) eest. Erinevalt eukarüootsetele rakkudele iseloomulikest EOB ribosoomidest on bakteriaalsete ribosoomide suurus umbes 20 nm ja nende settimiskoefitsient on 70S. Ribosomaalne RNA (rRNA) on bakterite konservatiivsed elemendid (evolutsiooni "molekulaarne kell"). 16S rRNA on osa ribosoomide väikesest subühikust ja 23S rRNA on osa ribosoomide suurest subühikust. 16S rRNA uurimine on geenisüstemaatika aluseks, võimaldades hinnata organismide sugulusastet. Tsütoplasmas leidub mitmesuguseid glükogeenigraanulite, polüsahhariidide, beeta-hüdroksüvõihappe ja polüfosfaatide (volutiin) kujul olevaid inklusioone. Need on varuained bakterite toitumis- ja energiavajaduseks. Volyutinil on afiinsus põhivärvide suhtes ja seda on lihtne tuvastada spetsiaalsete värvimismeetodite abil (näiteks Neisseri järgi) metakromaatiliste graanulite kujul. Graanulite iseloomulik paigutus lutiinis ilmneb difteeriabatsillis raku intensiivselt määrdunud pooluste kujul (joonis 3.87).

Riis. 3-9 a

Riis. 3-9 b. Puhaskultuuri tampoonKlebsiellapneumoniae, Burri-Gipsumi värvimine. Nähtavad kapslid – kerged halod vardakujuliste bakterite ümber

Riis. 3.10.Flagella ja jõi Escherichia coli. Plaatina-pallaadiumi sulamiga sadestatud bakteri elektronide difraktsioonimuster. V. S. Tyurini ettevalmistamine

Nukleoid on bakteri tuuma ekvivalent. See paikneb bakterite keskses tsoonis kaheahelalise DNA kujul, suletuna rõngasse ja tihedalt nagu pall (joon. 3.4, 3.7 ja 3.8). Erinevalt eukarüootidest ei ole bakterite tuumal tuumamembraani, tuuma ja aluselisi valke (histone). Tavaliselt sisse
Bakterirakk sisaldab ühte kromosoomi, mida esindab rõngasse suletud DNA molekul. Lisaks nukleoidile, mida esindab üks kromosoom, sisaldab bakterirakk kromosoomiväliseid pärilikkuse tegureid kovalentselt suletud DNA rõngaste kujul - nn plasmiide ​​(vt joonis 3.4).

Kapsel, mikrokapsel, lima. Kapsel – üle 0,2 mikroni paksune limaskesta struktuur, mis on kindlalt seotud bakteriraku seinaga ja millel on selgelt määratletud välispiirid. Kapsel on patoloogilisest materjalist määrdumiste-jälgede järgi eristatav (vt joonis 3.9a). Bakterite puhaskultuurides moodustub kapsel harvemini. See tuvastatakse spetsiaalsete määrdumisvärvimismeetoditega (näiteks Burri-Ginsi järgi), mis loovad kapsli ainete negatiivse kontrasti: tint moodustab kapsli ümber tumeda tausta (vt joonis 3.9b).
Kapsel koosneb polüsahhariididest (eksopolüsahhariididest), mõnikord polüpeptiididest; näiteks siberi katku batsilli puhul koosneb see D-glutamiinhappe polümeeridest. Kapsel on hüdrofiilne ja takistab bakterite fagotsütoosi. Kapsel on antigeenne: kapsli vastased antikehad põhjustavad selle suurenemist (kapsli turse reaktsioon).

Moodustub palju baktereid mikrokapsel - limaskestade moodustumine paksusega alla 0,2 mikroni, tuvastatakse ainult elektronmikroskoopia abil. Lima tuleks eristada kapslist - limaskestade eksopolüsahhariidid, millel pole selgeid piire. Lima on vees lahustuv. Bakteriaalsed eksopolüsahhariidid osalevad adhesioonis (kleepuvad substraatide külge), neid nimetatakse ka glükokalüksiks. Lisaks eksopolüsahhariidide sünteesile bakterite poolt on nende tekkeks veel üks mehhanism: rakuväliste bakteriaalsete ensüümide toimel disahhariididele. Selle tulemusena moodustuvad dekstraanid ja levaanid.

Flagella bakterid määravad bakteriraku liikuvuse. Lipud on õhukesed niidid, mis pärinevad tsütoplasmaatilisest membraanist ja on pikemad kui rakk ise (joonis 3.10). Lipukesed on 12–20 nm paksused ja 3–15 µm pikad. Need koosnevad 3 osast: spiraalkeermest, konksust ja põhikehast, mis sisaldab spetsiaalsete ketastega varda (1 paar kettaid grampositiivsete ja 2 paari kettaid gramnegatiivsete bakterite jaoks). Lipu kettad on kinnitatud tsütoplasmaatilise membraani ja rakuseina külge. See loob elektrimootori efekti mootorivardaga, mis pöörleb lipulit. Lipud koosnevad valgust, mida nimetatakse flagelliiniks. flagellum- flagellum), mis on H-antigeen. Flagelliini allüksused on keritud. Vibrellide arv erinevate liikide bakterites varieerub ühest (monotrich) Vibrio cholerae kuni kümne või sadade liputeni, mis ulatuvad mööda bakteri perimeetrit (peritrich) Escherichia colis, Proteuses jne.

Riis. 3.11.Teetanuse batsilli üliõhukese lõigu elektronogramm(Clostridiumtetani) bakteri vegetatiivses rakus moodustub mitmekihilise membraaniga terminaalne spoor. (A. A. Avakyani, L. N. Katsi, I. B. Pavlova järgi)

Lophotrichoosidel on raku ühes otsas kimp lipulisi. Amfitrikul on raku vastasotstes üks lipu või kimp.

Pili (fimbriae, villi) - filamentsed moodustised, õhemad ja lühemad (3-10 nm x 0,3-10 mikronit) kui lipukesed. Pili ulatub raku pinnalt ja koosneb piliini valgust, millel on antigeenne toime. Seal on pilusid, mis vastutavad adhesiooni eest, st bakterite kinnitumise eest mõjutatud rakule, samuti pilid, mis vastutavad toitumise, vee-soola ainevahetuse ja seksuaalse (F-pili) ehk konjugatsiooni eest. Jooke on ohtralt – mitusada puuri kohta.

Tavaliselt on raku kohta aga 1-3 sugupilust: need moodustuvad nn "isased" doonorrakud, mis sisaldavad edasikanduvaid plasmiide ​​(F-, R-, Col-plasmiidid). Soopiluste eripäraks on interaktsioon spetsiaalsete "isaste" sfääriliste bakteriofaagidega, mis adsorbeeritakse intensiivselt sugupilustele (joonis 3.10).

poleemika - uinuvate firmicute bakterite omapärane vorm, s.o. grampositiivse rakuseina struktuuriga bakterid. poleemika tekivad bakterite eksisteerimiseks ebasoodsates tingimustes (kuivamine, toitainete puudus jne). Bakteriraku sees moodustub üks spoor (endospoor). Eoste moodustumine aitab kaasa liikide säilimisele ega ole paljunemisviis, nagu seente puhul. spoore moodustavad bakterid perekonna Bacillus eosed ei ületa raku läbimõõtu. Baktereid, mille eoste suurus ületab raku läbimõõdu, nimetatakse klostridiumiks, näiteks perekonna Clostridium (lat. Clostridium- spindel). Eosed on happekindlad, seetõttu värvuvad nad Aujeszky meetodil või Ziehl-Neelseni meetodil punaseks ja vegetatiivne rakk on sinine (vt joon. 3.2, batsillid, klostriidid).
Vaidluse kuju võib olla ovaalne, sfääriline; asukoht rakus on terminaalne, st pulga otsas (teetanuse tekitajas), subterminaalne - pulga otsale lähemal (botulismi, gaasigangreeni tekitajate korral) ja keskne (teetanuse tekitaja puhul). siberi katku batsill). Eos püsib pikka aega mitmekihilise kesta (joon. 3.11), kaltsiumdipikolinaadi, madala veesisalduse ja aeglaste ainevahetusprotsesside tõttu. Soodsates tingimustes idanevad eosed läbi 3 järjestikuse etapi: aktiveerimine, initsiatsioon, idanemine.

Bakteri struktuur ja keemiline koostis
rakud

Bakteriraku üldine struktuur on näidatud joonisel 2. Bakteriraku sisemine struktuur on keeruline. Igal süstemaatilisel mikroorganismide rühmal on oma spetsiifilised struktuuriomadused.
Raku sein. Bakterirakk on kaetud tiheda membraaniga. Seda pinnakihti, mis asub väljaspool tsütoplasmamembraani, nimetatakse rakuseinaks (joonis 2, 14). Sein täidab kaitse- ja tugifunktsioone, samuti annab rakule püsiva iseloomuliku kuju (näiteks varda või kooki kuju) ning on raku välimine karkass. See tihe kest muudab bakterid taimerakkudega seotud, mis eristab neid loomarakkudest, millel on pehme kest.
Bakteriraku sees on osmootne rõhk mitu korda, mõnikord kümneid kordi kõrgem kui väliskeskkonnas. Seetõttu puruneks rakk kiiresti, kui seda ei kaitseks nii tihe, jäik struktuur nagu rakusein.
Rakuseina paksus on 0,01-0,04 µm. See moodustab 10–50% bakterite kuivmassist. Materjali hulk, millest rakusein on ehitatud, muutub bakterite kasvu käigus ja tavaliselt suureneb koos vanusega.
Seinte põhiliseks konstruktsioonikomponendiks, nende jäiga struktuuri aluseks peaaegu kõigis seni uuritud bakterites on mureiin

mukopeptiid). See on keerulise struktuuriga orgaaniline ühend, mis sisaldab lämmastikku kandvaid suhkruid – aminosuhkruid ja 4-5 aminohapet. Pealegi on rakuseinte aminohapetel ebatavaline kuju (D-stereoisomeerid), mida looduses leidub harva.

Rakuseina koostisosad, selle komponendid moodustavad keeruka tugeva struktuuri (joon. 3, 4 ja 5).
Kasutades värvimismeetodit, mille pakkus esmakordselt välja 1884. aastal Christian Gram, võib bakterid jagada kahte rühma: grampositiivne ja
gramnegatiivne. Grampositiivsed organismid on võimelised siduma teatud aniliinvärve, nagu kristallviolet, ja säilitama joodi-värvi kompleksi pärast töötlemist joodi ja seejärel alkoholiga (või atsetooniga). Samad bakterid, milles see kompleks etüülalkoholi mõjul hävib (rakud muutuvad värviliseks), on gramnegatiivsed.
Grampositiivsete ja gramnegatiivsete bakterite rakuseinte keemiline koostis on erinev.
Grampositiivsete bakterite rakuseinte hulka kuuluvad lisaks mukopeptiididele polüsahhariidid (komplekssed, suure molekulmassiga suhkrud), teikhoiinhapped
(koostiselt ja struktuurilt komplekssed ühendid, mis koosnevad suhkrutest, alkoholidest, aminohapetest ja fosforhappest). Seinte karkassiga on seotud polüsahhariidid ja teikhoiinhapped – mureiin. Me ei tea veel, millist struktuuri need grampositiivsete bakterite rakuseina koostisosad moodustavad. Elektrooniliste fotode abil ei leitud grampositiivsete bakterite seintest õhukesi lõike (kihilisust).
Tõenäoliselt on kõik need ained üksteisega väga tihedalt seotud.
Gramnegatiivsete bakterite seinad on keemilise koostisega keerulisemad, need sisaldavad märkimisväärses koguses valkude ja suhkrutega seotud lipiide (rasvu) komplekssetes kompleksides - lipoproteiinides ja lipopolüsahhariidides. Üldiselt on gramnegatiivsete bakterite rakuseintes mureiini vähem kui grampositiivsetes bakterites.
Gramnegatiivsete bakterite seina struktuur on samuti keerulisem. Elektronmikroskoobi abil leiti, et nende bakterite seinad on mitmekihilised (joon.
6).

Sisemine kiht on mureiin. Selle kohal on laiem kiht lõdvalt pakitud valgumolekule. See kiht on omakorda kaetud lipopolüsahhariidi kihiga. Ülemine kiht koosneb lipoproteiinidest.
Rakusein on läbilaskev: selle kaudu liiguvad toitained vabalt rakku, ainevahetusproduktid satuvad keskkonda. Suure molekulmassiga suured molekulid ei läbi kesta.
Kapsel. Paljude bakterite rakuseina ümbritseb ülalt limaskesta kiht – kapsel (joon. 7). Kapsli paksus võib olla mitu korda suurem kui raku enda läbimõõt ja mõnikord on see nii õhuke, et seda on võimalik näha vaid läbi elektronmikroskoobi – mikrokapsli.
Kapsel ei ole raku kohustuslik osa, see tekib sõltuvalt bakterite sisenemise tingimustest. See toimib raku kaitsekattena ja osaleb veevahetuses, kaitstes rakku kuivamise eest.
Keemilise koostise järgi on kapslid enamasti polüsahhariidid.
Mõnikord koosnevad need glükoproteiinidest (suhkrute ja valkude komplekssed kompleksid) ja polüpeptiididest (perekond Bacillus), harvadel juhtudel - kiudainetest (perekond Acetobacter).
Mõnede bakterite poolt substraati erituvad limaained määravad näiteks riknenud piima ja õlle lima-viskoosse konsistentsi.
Tsütoplasma. Kogu raku sisu, välja arvatud tuum ja rakuseina, nimetatakse tsütoplasmaks. Tsütoplasma (maatriksi) vedel, struktuurita faas sisaldab ribosoome, membraanisüsteeme, mitokondreid, plastiide ja muid struktuure, aga ka varutoitaineid. Tsütoplasma on äärmiselt keerulise peene struktuuriga (kihiline, teraline). Elektronmikroskoobi abil on selgunud palju huvitavaid detaile raku ehitusest.

Bakteriaalse protoplasti välimist lipoproteiinikihti, millel on erilised füüsikalised ja keemilised omadused, nimetatakse tsütoplasmaatiliseks membraaniks (joonis 1).
2, 15).
Tsütoplasma sees on kõik elutähtsad struktuurid ja organellid.
Tsütoplasmaatilisel membraanil on väga oluline roll – see reguleerib ainete voolu rakku ja ainevahetusproduktide väljutamist väljapoole.
Läbi membraani saavad toitained rakku siseneda aktiivse biokeemilise protsessi tulemusena, milles osalevad ensüümid. Lisaks on membraan mõnede rakukomponentide, peamiselt rakuseina ja kapsli komponentide süntees.
Lõpuks asuvad kõige olulisemad ensüümid (bioloogilised katalüsaatorid) tsütoplasmaatilises membraanis. Ensüümide korrapärane paigutus membraanidel võimaldab reguleerida nende aktiivsust ja vältida mõne ensüümi hävitamist teiste poolt. Membraanile on kinnitatud ribosoomid – struktuursed osakesed, millel sünteesitakse valku.
Membraan koosneb lipoproteiinidest. See on piisavalt tugev ja suudab tagada raku ajutise eksisteerimise ilma kestata. Tsütoplasmaatiline membraan moodustab kuni 20% raku kuivmassist.
Bakterite õhukeste lõikude elektronfotodel näib tsütoplasmaatiline membraan umbes 75 Å paksuse pideva ahelana, mis koosneb kergest kihist
(lipiidid), mis on suletud kahe tumedama (valgu) vahele. Igal kihil on laius
20-30A. Sellist membraani nimetatakse elementaarseks (tabel 30, joon. 8).

Plasmamembraani ja rakuseina vahel on ühendus desmooside kujul
- sillad. Tsütoplasmaatiline membraan annab sageli invaginatsioone – invaginatsioone rakku. Need invaginatsioonid moodustavad tsütoplasmas spetsiaalsed membraanstruktuurid, nn
mesosoomid. Teatud tüüpi mesosoomid on kehad, mis on tsütoplasmast eraldatud omaenda membraaniga. Sellistesse kilekottidesse on pakitud arvukalt vesiikuleid ja torukesi (joonis 2). Need struktuurid täidavad bakterites mitmesuguseid funktsioone. Mõned neist struktuuridest on mitokondrite analoogid. Teised täidavad endoplasmaatilise retikulumi või Golgi aparaadi funktsioone. Tsütoplasmamembraani invagineerimisel moodustub ka bakterite fotosünteesiaparaat.
Pärast tsütoplasma invagineerimist jätkab membraan kasvamist ja moodustab virnad (tabel 30), mida analoogselt taimede kloroplasti graanulitega nimetatakse tülakoidide virnadeks. Nendes membraanides paiknevad pigmendid (bakterioklorofüll, karotenoidid) ja ensüümid, mis sageli täidavad suurema osa bakteriraku tsütoplasmast.
(tsütokroomid), mis viivad läbi fotosünteesi protsessi.

,
Bakterite tsütoplasmas on ribosoomid – valke sünteesivad osakesed läbimõõduga 200A. Neid on ühes puuris üle tuhande. Ribosoomid koosnevad RNA-st ja valgust. Bakterites paiknevad paljud ribosoomid vabalt tsütoplasmas, osa neist võib olla seotud membraanidega.
Ribosoomid on valkude sünteesi keskused rakus. Samal ajal ühinevad nad sageli üksteisega, moodustades agregaate, mida nimetatakse polüribosoomideks või polüsoomideks.

Bakterirakkude tsütoplasma sisaldab sageli erineva kuju ja suurusega graanuleid.
Nende esinemist ei saa aga pidada mingiks mikroorganismi püsivaks tunnuseks, tavaliselt on see suuresti seotud keskkonna füüsikaliste ja keemiliste tingimustega. Paljud tsütoplasmaatilised inklusioonid koosnevad ühenditest, mis toimivad energia- ja süsinikuallikana. Need varuained tekivad siis, kui keha on varustatud piisava koguse toitainetega, ja vastupidi, kasutatakse siis, kui keha satub toitumise seisukohalt ebasoodsamatesse tingimustesse.
Paljudes bakterites koosnevad graanulid tärklisest või muudest polüsahhariididest – glükogeenist ja granuloosist. Mõnel bakteril on suhkrurikkal söötmel kasvatamisel rakus rasvapiisad. Teine laialt levinud granuleeritud inklusioonide tüüp on volutiin (metakromatiini graanulid). Need graanulid koosnevad polümetafosfaadist (varuaine, sealhulgas fosforhappejäägid).
Polümetafosfaat on keha jaoks fosfaatrühmade ja energia allikas. Bakterid kogunevad volutiini sagedamini ebatavalistes toitumistingimustes, näiteks söötmel, mis ei sisalda väävlit. Väävlipisad leidub mõne väävlibakteri tsütoplasmas.
Lisaks erinevatele struktuurikomponentidele koosneb tsütoplasma vedelast osast - lahustuvast fraktsioonist. See sisaldab valke, erinevaid ensüüme, t-RNA-d, mõningaid pigmente ja madala molekulmassiga ühendeid – suhkruid, aminohappeid.
Madala molekulmassiga ühendite esinemise tulemusena tsütoplasmas tekib raku sisu ja väliskeskkonna osmootse rõhu erinevus ning see rõhk võib erinevatel mikroorganismidel olla erinev. Suurim osmootne rõhk täheldati grampositiivsetes bakterites - 30 atm, gramnegatiivsetes bakterites on see palju madalam - 4-8 atm.
Tuumaseade. Raku keskosas paikneb tuumaaine - desoksüribonukleiinhape a (DNA).

,
Bakteritel ei ole sellist tuuma kui kõrgematel organismidel (eukarüootidel), kuid neil on selle analoog -
"tuumaekvivalent" - nukleoid(vt. joon. 2, 8), mis on evolutsiooniliselt primitiivsem tuumaaine organiseerimise vorm. Prokarüootide hulka kuuluvad mikroorganismid, millel pole tõelist tuuma, kuid millel on selle analoog. Kõik bakterid on prokarüootid. Enamiku bakterite rakkudes on suurem osa DNA-st koondunud ühte või mitmesse kohta. Eukarüootsetes rakkudes paikneb DNA kindlas struktuuris – tuumas. Tuum on ümbritsetud kestaga membraan.

Bakterites on DNA vähem tihedalt pakitud kui tõelistes tuumades; Nukleoidil ei ole membraani, nukleooli ega kromosoomide komplekti. Bakteri DNA ei ole seotud peamiste valkude – histoonidega – ja paikneb nukleoidis fibrillide kimbu kujul.
Flagella. Mõnede bakterite pinnal on adnexaalsed struktuurid; kõige levinumad neist on flagellad – bakterite liikumisorganid.
Lipu on ankurdatud tsütoplasmaatilise membraani alla kahe paari kettaga.
Bakteritel võib olla üks, kaks või mitu flagellat. Nende asukoht on erinev: raku ühes otsas, kahes, üle kogu pinna jne (joon. 9). Bakterite flagellad on läbimõõduga
0,01-0,03 mikronit, nende pikkus võib olla mitu korda suurem kui raku pikkus. Bakteriaalsed flagellad Koosnevad valgust – flagelliinist – ja on keerdunud spiraalsed niidid.

Mõnede bakterirakkude pinnal on õhukesed villid -
fimbriae.
Taimede eluiga: 6 köites. - M.: Valgustus. Toimetanud A. L. Takhtadzhyan, juht
toimetaja NSVL Teaduste Akadeemia, prof. A.A. Fedorov. 1974. aastal

• Bakteriraku struktuur ja keemiline koostis

Kataloog: dokumente
dokumendid -> Fonogrammid tõenditena tsiviilasjades
dokumendid -> Professionaalse mooduli näidisprogramm
dokumendid -> Mõõdukas kognitiivne kahjustus ajuveresoonte kahjustusega patsientidel 14. 01. 11 närvihaigused
dokumendid -> Eriarstirühma õpilaste enesetreeningu õpik distsipliini "Kehaline kasvatus" teoreetilise osa omandamiseks
dokumendid -> Programm "Õnnelik emadus soovitud lapsega"
dokumendid -> Uus teave ravimiohutuse rubriigist
dokumendid -> Föderaalsed kliinilised juhised sõltuvussündroomi diagnoosimiseks ja raviks

TÜTOPLASMA (CPU)

Osaleda eoste moodustamises.

MESOSOOM

Ülemäärase kasvu korral, võrreldes CS kasvuga, moodustuvad CPM-i invaginaadid (invaginatsioonid) - mesosoomid. Mesosoomid on prokarüootse raku energia metabolismi keskus. Mesosoomid on eukarüootsete mitokondrite analoogid, kuid nende struktuur on lihtsam.

Hästi arenenud ja keeruliselt organiseeritud mesosoomid on iseloomulikud Gram+ bakteritele.

Bakterite rakusein

Gram-bakterites on mesosoomid vähem levinud ja on lihtsalt organiseeritud (silmuse kujul). Mesosoomide polümorfismi täheldatakse isegi samade bakteriliikide puhul. Rickettsial pole mesosoome.

Mesosoomid erinevad suuruse, kuju ja asukoha poolest rakus.

Mesosoome eristatakse kuju järgi:

- - lamell (lamell),

-- vesikulaarne (mullide kujul),

- - torukujuline (torukujuline),

- segatud.

Vastavalt asukohale rakus eristatakse mesosoome:

- - moodustub rakkude jagunemise ja põikivaheseina moodustumise tsoonis,

- - mille külge nukleoid on kinnitatud;

– – tekkis CPM-i perifeersete osade sissetungimise tulemusena.

Mesosoomi funktsioonid:

1. Tugevdada rakkude energiavahetust, kuna need suurendavad membraanide kogu "tööpinda".

2. Osaleda sekretoorsetes protsessides(mõnedes Gram+ bakterites).

3. Osaleda rakkude pooldumises. Paljunemisel liigub nukleoid mesosoomi, saab energiat, kahekordistub ja jaguneb amitoosi teel.

Mesosoomide tuvastamine:

1. Elektronmikroskoopia.

Struktuur. Tsütoplasma (protoplasma) on raku sisu, mida ümbritseb CPM ja mis hõivab suurema osa bakterirakust. CP on raku sisekeskkond ja see on kompleksne kolloidne süsteem, mis koosneb veest (umbes 75%) ja erinevatest orgaanilistest ühenditest (valgud, RNA ja DNA, lipiidid, süsivesikud, mineraalid).

CPM-i all asuv protoplasma kiht on tihedam kui ülejäänud mass raku keskel. Tsütoplasma fraktsiooni, mis on homogeense konsistentsiga ja sisaldab lahustuvat RNA-d, ensüümvalke, metaboolsete reaktsioonide saadusi ja substraate, nimetatakse nn. tsütosool. Tsütoplasma teist osa esindavad mitmesugused konstruktsioonielemendid: nukleoidid, plasmiidid, ribosoomid ja inklusioonid.

Tsütoplasma funktsioonid:

1. Sisaldab rakuorganelle.

Tsütoplasma tuvastamine:

1. Elektronmikroskoopia.

Struktuur. Nukleoid - eukarüootse tuuma ekvivalent, kuigi see erineb sellest oma struktuuri ja keemilise koostise poolest. Nukleoid ei ole CP-st eraldatud tuumamembraaniga, sellel ei ole nukleoole ja histoone, see sisaldab ühte kromosoomi, sellel on haploidne (üksik) geenide komplekt ja ta ei ole võimeline mitootiliseks jagunemiseks.

Nukleoid asub bakteriraku keskel, sisaldab kaheahelalist DNA molekuli, vähesel määral RNA-d ja valke. Enamikus bakterites on umbes 2 nm läbimõõduga, umbes 1 m pikkune kaheahelaline DNA molekul, mille molekulmass on 1–3 x 109 Da, suletud rõngasse ja tihedalt pakitud nagu mähis. Mükoplasmades on DNA molekulmass rakuliste organismide jaoks väikseim (0,4–0,8 × 109 Da).

Prokarüootne DNA on üles ehitatud samamoodi nagu eukarüootidel (joonis 25).

Riis. 25. Prokarüootide DNA struktuur:

AGA- desoksüriboosi ja fosforhappe vahelduvatest jääkidest moodustunud DNA ahela fragment. Deoksüriboosi esimese süsinikuaatomiga on seotud lämmastikalus: 1 - tsütosiin; 2 - guaniin.

B- DNA kaksikheeliks: D- desoksüriboos; F - fosfaat; A - adeniin; T - tümiin; G - guaniin; C - tsütosiin

DNA molekulil on palju negatiivseid laenguid, kuna iga fosfaadijääk sisaldab ioniseeritud hüdroksüülrühma. Eukarüootides neutraliseeritakse negatiivsed laengud DNA kompleksi moodustumisega peamiste valkude – histoonidega. Prokarüootsetes rakkudes histoone pole, seetõttu toimub laengu neutraliseerimine DNA interaktsioonil polüamiinide ja Mg2+ ioonidega.

Analoogiliselt eukarüootsete kromosoomidega nimetatakse bakteri DNA-d sageli kromosoomiks. See on rakus esindatud ainsuses, kuna bakterid on haploidsed. Kuid enne rakkude jagunemist kahekordistub nukleoidide arv ja jagunemise ajal suureneb see 4 või enama. Seetõttu ei lange terminid "nukleoid" ja "kromosoom" alati kokku. Kui rakud puutuvad kokku teatud teguritega (temperatuur, pH, ioniseeriv kiirgus, raskmetallide soolad, mõned antibiootikumid jne), tekivad paljud kromosoomi koopiad. Kui nende tegurite mõju kõrvaldatakse, samuti pärast üleminekut statsionaarsesse faasi, leitakse rakkudest üks kromosoomi koopia.

Pikka aega arvati, et bakterikromosoomi DNA ahelate jaotumises ei ole võimalik jälgida seaduspärasust. Spetsiaalsed uuringud on näidanud, et prokarüootsed kromosoomid on väga järjestatud struktuur. Osa selle struktuuri DNA-st on esindatud 20–100 sõltumatult superkeerdunud ahelast koosneva süsteemiga. Superspireeritud silmused vastavad hetkel mitteaktiivsetele DNA piirkondadele ja asuvad nukleoidi keskel. Nukleoidi perifeerias on despiraliseeritud alad, kus sünteesitakse messenger RNA (mRNA). Kuna bakterites toimuvad transkriptsiooni- ja translatsiooniprotsessid samaaegselt, võib sama mRNA molekuli samaaegselt seostada DNA ja ribosoomidega.

Lisaks nukleoidile võib bakteriraku tsütoplasma sisaldada plasmiidid - ekstrakromosomaalse pärilikkuse tegurid madalama molekulmassiga kaheahelalise DNA täiendavate autonoomsete ringikujuliste molekulide kujul. Plasmiidid kodeerivad ka pärilikku teavet, kuid see ei ole bakteriraku jaoks elulise tähtsusega.

Nukleiidi funktsioonid:

1. Päriliku teabe säilitamine ja edastamine, sealhulgas patogeensustegurite süntees.

Nukleoidide tuvastamine:

1. Elektronmikroskoopia: üliõhukeste lõikude elektronide difraktsioonimustritel on nukleoidil väiksema optilise tihedusega valgustsoonid fibrillaarsete filamentsete DNA struktuuridega (joonis 26). Vaatamata tuumamembraani puudumisele on nukleoid tsütoplasmast üsna selgelt eraldatud.

2. Looduslike preparaatide faasikontrastmikroskoopia.

3. Valgusmikroskoopia peale värvimist DNA-spetsiifiliste meetoditega Felgeni järgi Paškovi või Romanovsky-Giemsa järgi:

- preparaat fikseeritakse metüülalkoholiga;

- fikseeritud preparaadile valatakse 24 tunniks Romanovsky-Giemsa värvaine (kolme värvi võrdsetes osades - taevasinine, eosiin ja metüleensinine segu, lahustatud metanoolis);

- värv nõrutatakse, preparaat pestakse destilleeritud veega, kuivatatakse ja mikroskoobitakse: nukleoid värvub lillaks ja paikneb hajusalt tsütoplasmas, värvitakse kahvaturoosa värviga.

Loe ka:

Bakterirakkude keemilise koostise tunnused

Bakteriraku struktuur. Peamised erinevused prokarüootide ja eukarüootide vahel. Bakteriraku üksikute struktuurielementide funktsioonid. Grampositiivsete ja gramnegatiivsete bakterite rakuseinte keemilise koostise tunnused.

Bakterirakk koosneb rakuseinast, tsütoplasmaatilisest membraanist, tsütoplasmast koos lisanditega ja tuumast, mida nimetatakse nukleoidiks. On täiendavaid struktuure: kapsel, mikrokapsel, lima, flagella, pili. Mõned bakterid on ebasoodsates tingimustes võimelised moodustama eoseid.
Erinevused raku struktuuris
1) Prokarüootidel ei ole tuuma, kuid eukarüootidel on.
2) Organellidest pärit prokarüootidel on ainult ribosoomid (väikesed, 70S), eukarüootidel aga lisaks ribosoomidele (suured, 80S) palju teisi organelle: mitokondrid, ER, rakukeskus jne.
3) Prokarüootne rakk on palju väiksem kui eukarüootne rakk: läbimõõt 10 korda, maht 1000 korda.
1) DNA on prokarüootidel ringikujuline ja eukarüootidel lineaarne
2) Prokarüootidel on DNA alasti, peaaegu ei ole valkudega seotud, eukarüootides on DNA aga valkudega seotud vahekorras 50/50, tekib kromosoom.
3) Prokarüootidel asub DNA tsütoplasma erilises piirkonnas, mida nimetatakse nukleoidiks, eukarüootidel aga tuumas.
Bakteriraku püsivad komponendid.
Nukleoid - prokarüootide tuuma ekvivalent
Rakusein on Gr+ ja Gr-bakteritel erinev. Määrab ja säilitab püsiva vormi, tagab suhtluse väliskeskkonnaga, määrab bakterite antigeense spetsiifilisuse ja omab olulisi immunospetsiifilisi omadusi; rakuseina sünteesi rikkumine viib bakterite L-vormide moodustumiseni.
Gr+: see värvus on seotud teikhoiin- ja dipoteihhapete sisaldusega CS-s, mis tungivad selle läbi ja fikseerivad selle tsütoplasmas. Peptidoglükaan on paks, koosneb plasmamembraanist, mis on seotud beeta-glükosiidsidemetega.
Gr -: õhuke peptidoglükaanide kiht, välismembraani esindavad lipopolüsahhariidid glükokoproteiinid, glükolipiidid.
CPM – koosneb lipoproteiinidest. Tajub kogu rakku sisenevat keemilist teavet. See on peamine takistus. Osaleb nukleoidide ja plasmiidide replikatsiooni protsessis; sisaldab suurt hulka ensüüme; Osaleb rakuseina komponentide sünteesis.
Mesosoomid on mitokondrite analoogid bakterirakus
Ribosoomid 70S on arvukad väikesed graanulid, mis paiknevad tsütoplasmas.
EBAALANE:
Flagella: koosneb flagelliini valgust, pärineb CMP-st, põhifunktsioon on motoorne.
Pili: tänu neile toimub peremeesraku külge kinnitumine
Plasmiidid. Kapsel, eosed, kandmised.

Põhiartikkel: Supramembraanne kompleks

Bakterite supramembraanset aparaati esindab rakusein, mille spetsiifiline korraldus on aluseks nende jagamisel kaheks mittetaksonoomiliseks rühmaks (grampositiivsed ja gramnegatiivsed vormid) ja korreleerub väga suure hulga bakteritega. morfofunktsionaalsed, metaboolsed ja geneetilised omadused. Prokarüootide rakusein on oma olemuselt polüfunktsionaalne organoid, mis pärineb protoplastist ja kannab olulist osa raku metaboolsest koormusest.

Grampositiivsete bakterite rakusein

Rakuseina struktuur

Gram-positiivsetel bakteritel (joonis 12, A) on rakusein üldiselt lihtsam. Rakuseina välimised kihid moodustuvad valkudest koos lipiididega. Mõnel bakteriliigil on suhteliselt hiljuti avastatud pinnavalgugloobulite kiht, mille kuju, suurus ja asukoht on liigile omased. Rakuseina sisse ja ka otse selle pinnale asetatakse ensüümid, mis lagundavad substraadid madala molekulmassiga komponentideks, mis seejärel transporditakse läbi tsütoplasmaatilise membraani rakku. See sisaldab ka ensüüme, mis sünteesivad rakuväliseid polümeere, näiteks kapsli polüsahhariide.

Polüsahhariidi kapsel

Mitmete bakterite rakuseina väljastpoolt ümbritsev polüsahhariidkapsel on peamiselt privaatselt adaptiivse väärtusega ning selle olemasolu ei ole raku elutegevuse säilitamiseks vajalik. Seega tagab see rakkude kinnitumise tihedate substraatide pinnale, akumuleerib mõningaid mineraalaineid ning patogeensetes vormides hoiab ära nende fagotsütoosi.

Murein

Jäik mureiinikiht külgneb otse tsütoplasmaatilise membraaniga.

Mureiin ehk peptidoglükaan on oligopeptiidide ristsidemetega atsetüülglükoosamiini ja atsetüülmuraamhappe kopolümeer. Võimalik, et mureiinikiht on üks hiiglaslik kotimolekul, mis tagab rakuseina jäikuse ja selle individuaalse kuju.

Teichoiinhapped

Mureilise kihiga on tihedas kontaktis grampositiivsete bakterite seina teine ​​polümeer - teikhoiinhapped. Neile omistatakse katioonide akumulaatori ning raku ja keskkonna vahelise ioonivahetuse regulaatori roll.

Gramnegatiivsete bakterite rakusein

Rakuseina struktuur

Võrreldes grampositiivsete vormidega on gramnegatiivsete bakterite rakusein keerulisem ja selle füsioloogiline tähendus võrreldamatult laiem. Lisaks mureiinikihile asub pinnale lähemal teine ​​proteiin-lipiidmembraan (joon. 12, B, C), mis sisaldab lipopolüsahhariide. See on kovalentselt seotud mureiiniga lipoproteiini molekulide ristsidemete kaudu. Selle membraani põhiülesanne on molekulaarsõela roll, lisaks paiknevad selle välis- ja sisepinnal ensüümid.

3. Bakteriraku ehitus.

Välise ja tsütoplasmaatilise membraaniga piiratud ruumi nimetatakse periplasmaatiliseks ja see on gramnegatiivsete bakterite ainulaadne omadus. Selle mahus on lokaliseeritud terve hulk ensüüme - fosfataasid, hüdrolaasid, nukleaasid jne. Need lagundavad suhteliselt suure molekulmassiga toitainete substraate ning hävitavad ka omaenda rakumaterjali, mis tsütoplasmast keskkonda satub. Teatud määral võib periplasmaatilist ruumi võrrelda eukarüootse lüsosoomiga. Periplasmaatilises tsoonis on võimalik mitte ainult läbi viia kõige tõhusamaid ensümaatilisi reaktsioone, vaid ka eraldada tsütoplasmast ühendeid, mis ohustavad selle normaalset toimimist. Materjal saidilt http://wiki-med.com

Bakteriraku seina funktsioonid

Nii grampositiivsete kui ka gramnegatiivsete vormide puhul täidab rakusein molekulaarsõela rolli, teostades selektiivselt ioonide, substraatide ja metaboliitide passiivset transporti. Bakteritel, millel on vimpude tõttu võime aktiivselt liikuda, on rakusein lokomotoorse mehhanismi komponent. Lõpuks on rakuseina üksikud lõigud tihedalt seotud tsütoplasmaatilise membraaniga nukleoidide kinnitustsoonis ja mängivad olulist rolli selle replikatsioonis ja segregatsioonis.

Ühel bakteriliigil tagab rakuseinas latentses olekus esineva vana rakuseina hävimise protsessi vähemalt nelja hüdrolüütiliste ensüümide süsteemi töö. Rakkude jagunemise ajal toimub nende süsteemide regulaarne ja rangelt järjestikune aktiveerimine, mis viib bakteriraku vana ("ema") kesta järkjärgulise hävimiseni ja koorumiseni.

Materjal saidilt http://Wiki-Med.com

Sellel lehel on materjalid teemadel:

• .grampositiivsete bakterite rakuseina põhikomponent on

• bakteriraku seina funktsioonid

• bakteriraku seina struktuuri tunnused

• rakuseina struktuur

• bakteriraku seina iseloomustus

Grampositiivsete bakterite rakusein sisaldab vähesel määral polüsahhariide, lipiide, valke. Nende bakterite rakuseina põhikomponendiks on mitmekihiline peptidoglükaan (mureiin, mukopeptiid), mis moodustab 40-90% rakuseina massist. Teichoehapped (kreeka keelest teichos - sein) on kovalentselt seotud grampositiivsete bakterite rakuseina peptidoglükaaniga.
Gramnegatiivsete bakterite rakusein sisaldab välismembraani, mis on lipoproteiini kaudu ühendatud peptidoglükaani all oleva kihiga. Bakterite üliõhukestel lõikudel on välismembraanil laineline kolmekihiline struktuur, mis sarnaneb sisemembraaniga, mida nimetatakse tsütoplasmaatiliseks. Nende membraanide põhikomponent on bimolekulaarne (topelt) lipiidide kiht. Välismembraani sisemist kihti esindavad fosfolipiidid ja välimine kiht sisaldab lipopolüsahhariidi (LPS). Välismembraani lipopolüsahhariid koosneb kolmest fragmendist: lipiid A - konservatiivne struktuur, peaaegu sama gramnegatiivsetes bakterites; südamik ehk tuum, südamikuosa (lat. tuum - tuum), suhteliselt konservatiivse oligosahhariidstruktuuriga (LPS-i südamiku kõige konstantsem osa on ketodeoksüoktoonhape); väga varieeruv O-spetsiifiline polüsahhariidahel, mis moodustub identsete oligosahhariidjärjestuste (O-antigeen) kordumisest. Välismembraani maatriksis olevad valgud imbuvad sellest läbi nii, et valgumolekulid, mida nimetatakse poriinideks, piiravad hüdrofiilseid poore, millest vesi ja väikesed hüdrofiilsed molekulid läbivad.
Bakteriraku seina sünteesi rikkumine lüsosüümi mõjul,
moodustuvad penitsilliin, keha kaitsefaktorid, modifitseeritud (sageli sfäärilise) kujuga rakud: protoplastid - bakterid, millel puudub täielikult rakuseina; sferoplastid on osaliselt säilinud rakuseinaga bakterid. Sfero- või protoplasttüüpi baktereid, mis on antibiootikumide või muude tegurite mõjul kaotanud võime sünteesida peptidoglükaani ja on võimelised paljunema, nimetatakse L-vormideks.
Need on osmootselt tundlikud, sfäärilised, erineva suurusega kolvikujulised rakud, sealhulgas need, mis läbivad bakterifiltreid. Mõned L-vormid (ebastabiilsed), kui bakterites muutusi põhjustanud tegur on eemaldatud, võivad muutuda, "naastes" algse bakteriraku juurde.
Välis- ja tsütoplasmaatilise membraani vahele jääb periplasmaatiline ruum ehk periplasma, mis sisaldab ensüüme (proteaase, lipaase, fosfataase, nukleaase, beetalaktomaase) ja transpordisüsteemide komponente.

Ultraõhukeste lõikude elektronmikroskoopia all olev tsütoplasmaatiline membraan on kolmekihiline membraan (2 tumedat kihti paksusega 2,5 nm on eraldatud heledaga - vahepealne). Oma struktuurilt sarnaneb see loomarakkude plasmalemmaga ja koosneb kahekordsest sisseehitatud pinnaga fosfolipiidide kihist ja integraalsetest valkudest, mis tungivad justkui läbi membraanistruktuuri. Ülemäärase kasvu korral (võrreldes rakuseina kasvuga) moodustuvad tsütoplasmaatilise membraani invaginaadid - invaginatsioonid keerukalt keerdunud membraanistruktuuride kujul, mida nimetatakse mesosoomideks. Vähem keerulisi keerdunud struktuure nimetatakse intratsütoplasmaatilisteks membraanideks.

Tsütoplasma

Tsütoplasma koosneb lahustuvatest valkudest, ribonukleiinhapetest, inklusioonidest ja arvukatest väikestest graanulitest - ribosoomidest, mis vastutavad valkude sünteesi (tõlke) eest. Bakterite ribosoomid on umbes 20 nm suurused ja nende settimistegur on 70S, erinevalt eukarüootsetele rakkudele iseloomulikest 80S ribosoomidest. Ribosomaalne RNA (rRNA) on bakterite konservatiivsed elemendid (evolutsiooni "molekulaarne kell"). 16S rRNA on osa ribosoomide väikesest subühikust ja 23S rRNA on osa ribosoomide suurest subühikust. 16S rRNA uurimine on geenisüstemaatika aluseks, võimaldades hinnata organismide sugulusastet.
Tsütoplasmas leidub mitmesuguseid glükogeenigraanulite, polüsahhariidide, beeta-hüdroksüvõihappe ja polüfosfaatide (volutiin) kujul olevaid inklusioone.

raku sein

Need on varuained bakterite toitumis- ja energiavajaduseks. Volyutinil on afiinsus põhivärvide suhtes ja seda on lihtne tuvastada spetsiaalsete värvimismeetodite abil (näiteks Neisseri järgi) metakromaatiliste graanulite kujul. Volutiini graanulite iseloomulik paigutus ilmneb difteeriabatsillis raku intensiivselt määrdunud pooluste kujul.

Nukleoid

Nukleoid on bakteri tuuma ekvivalent. See paikneb bakterite keskses tsoonis kaheahelalise DNA kujul, suletuna rõngasse ja tihedalt nagu pall. Erinevalt eukarüootidest ei ole bakterite tuumal tuumamembraani, tuuma ja aluselisi valke (histone). Tavaliselt sisaldab bakterirakk ühte kromosoomi, mida esindab rõngasse suletud DNA molekul.
Lisaks nukleoidile, mida esindab üks kromosoom, sisaldab bakterirakk kromosoomiväliseid pärilikkuse tegureid - plasmiide, mis on kovalentselt suletud DNA rõngad.

Kapsel, mikrokapsel, lima

Kapsel on rohkem kui 0,2 µm paksune limane struktuur, mis on kindlalt bakteriraku seina külge kinnitatud ja millel on selgelt määratletud välispiirid. Kapsel on patoloogilisest materjalist eristatav määrdumiste-jälgede järgi. Bakterite puhaskultuurides moodustub kapsel harvemini. See tuvastatakse spetsiaalsete määrdumismeetoditega (näiteks Burri-Ginsi järgi), mis loovad kapsli ainete negatiivse kontrasti: tint loob kapsli ümber tumeda tausta. Kapsel koosneb polüsahhariididest (eksopolüsahhariididest), mõnikord polüpeptiididest, näiteks siberi katku batsilli puhul koosneb see D-glutamiinhappe polümeeridest. Kapsel on hüdrofiilne ja takistab bakterite fagotsütoosi. Kapsel on antigeenne: kapsli vastased antikehad põhjustavad selle suurenemist (kapsli turse reaktsioon).
Paljud bakterid moodustavad mikrokapsli – alla 0,2 mikroni paksuse limamoodustise, mida saab tuvastada vaid elektronmikroskoopiaga. Kapslist tuleb eristada slieb - mukoidseid eksopolüsahhariide, millel pole selgeid piire. Lima on vees lahustuv.
Bakteriaalsed eksopolüsahhariidid osalevad adhesioonis (kleepuvad substraatide külge), neid nimetatakse ka glükokalüksiks. Peale sünteesi
eksopolüsahhariidid bakterite poolt, on nende tekkeks veel üks mehhanism: rakuväliste bakteriaalsete ensüümide toimel disahhariididele. Selle tulemusena moodustuvad dekstraanid ja levaanid.

Flagella

Bakteriaalsed flagellad määravad bakteriraku liikuvuse. Lipud on õhukesed niidid, mis pärinevad tsütoplasmaatilisest membraanist ja on pikemad kui rakk ise. Lipukesed on 12–20 nm paksused ja 3–15 µm pikad. Need koosnevad 3 osast: spiraalne niit, konks ja põhikorpus, mis sisaldab spetsiaalsete ketastega varda (1 paar kettaid grampositiivsetes ja 2 paari kettaid gramnegatiivsetes bakterites). Lipu kettad on kinnitatud tsütoplasmaatilise membraani ja rakuseina külge. See loob elektrimootori efekti mootorivardaga, mis pöörleb lipulit. Lipud koosnevad valgust - flagelliinist (lippudest - flagellum); on H-antigeen. Flagelliini allüksused on keritud.
Erinevate liikide bakterite viburite arv varieerub ühest (monotrich) Vibrio cholerae kuni kümne või sadade liputeni, mis ulatuvad mööda bakteri perimeetrit (peritrich) Escherichia coli, Proteus jne. raku lõpp. Amfitrikul on raku vastasotstes üks lipu või kimp.

joomine

Pili (fimbriae, villi) - niitjad moodustised, õhemad ja lühemad (3-10 nm x 0,3-10 mikronit) kui vibur. Pili ulatub raku pinnalt ja koosneb piliini valgust, millel on antigeenne toime. Seal on pilusid, mis vastutavad adhesiooni eest, st bakterite kinnitumise eest mõjutatud rakule, samuti pilusid, mis vastutavad toitumise, vee-soola metabolismi ja seksuaalse (F-pili) või konjugatsioonipiluside eest. Jooke oli ohtralt – mitusada puuri kohta. Soopilusid on aga tavaliselt 1-3 raku kohta: need moodustuvad nn "meessoost" doonorrakkudest, mis sisaldavad edasikanduvaid plasmiide ​​(F-, R-, Col-plasmiide). Soopilude eripäraks on interaktsioon spetsiaalsete "isaste" sfääriliste bakteriofaagidega, mis adsorbeeritakse intensiivselt soopilustele.

poleemika

Eosed on uinuvate firmicute bakterite omapärane vorm, st. bakterid
rakuseina struktuuriga grampositiivset tüüpi. Eosed tekivad bakterite eksisteerimiseks ebasoodsates tingimustes (kuivamine, toitainete defitsiit jne. Bakteriraku sees tekib üks eos (endospoor) Eoste teke aitab kaasa liigi säilimisele ja ei ole paljunemisviis eoseid moodustavates bakterites perekonnast Bacillus on eosed, mis ei ületa raku läbimõõtu. Baktereid, mille eoste suurus ületab raku läbimõõdu, nimetatakse klostriidideks, näiteks perekonna Clostridium (lat. Clostridium - spindle).Eosed on happekindlad, seetõttu värvitakse need Aujeszky meetodil või Ziehl-Neelseni meetodil punaseks ja vegetatiivne rakk siniseks.

Vaidluse kuju võib olla ovaalne, sfääriline; asukoht lahtris on terminal, st. pulga otsas (teetanuse tekitajas), subterminaalne - pulga otsale lähemal (botulismi, gaasigangreeni patogeenide korral) ja tsentraalne (siberi katku batsillides). Spoor püsib pikka aega mitmekihilise kesta, kaltsiumdipikolinaadi, madala veesisalduse ja aeglaste ainevahetusprotsesside tõttu. Soodsates tingimustes idanevad eosed läbi kolme järjestikuse etapi: aktiveerimine, initsiatsioon, idanemine.

Bakterid: elupaigad, struktuur, eluprotsessid, tähendus

2. b) Bakteriraku ehitus

Bakterite rakusein määrab nende kuju ja tagab raku sisemise sisu säilimise. Vastavalt rakuseina keemilise koostise ja struktuuri iseärasustele eristatakse baktereid värvimise teel grammi ...

Bakteriraku seina biopolümeerid

Bakteriraku struktuur

Bakterite struktuuri uuritakse tervete rakkude ja nende ultraviolettlõigete elektronmikroskoopia abil. Bakteriraku peamised struktuurid on: rakusein, tsütoplasmaatiline membraan, tsütoplasma koos inklusioonide ja tuumaga ...

Keha humoraalne regulatsioon

3. Rakumembraanide ehituse, omaduste ja funktsioonide tunnused

Elusrakkude mitmekesisus

1.1 Eukarüootsete rakkude ehituse üldplaan, mis iseloomustab ka loomaraku ehitust

Rakk on elustiku struktuurne ja funktsionaalne üksus. Kõiki eukarüootseid rakke iseloomustavad järgmised struktuurid: 1) Rakumembraan on organoid, mis piirab raku sisaldust keskkonnast ...

Elusrakkude mitmekesisus

1.2 Taimeraku ehituslikud iseärasused

Taimerakkudes on organellid, mis on iseloomulikud ka loomadele, näiteks tuum, endoplasmaatiline retikulum, ribosoomid, mitokondrid, Golgi aparaat (vt joonis 2). Neil puudub rakukeskus ja lüsosoomide funktsiooni täidavad vakuoolid ...

Elusrakkude mitmekesisus

1.3 Seeneraku ehituslikud iseärasused

Enamikus seentes on rakk oma struktuurilt ja tema poolt täidetavatelt funktsioonidelt üldiselt sarnane taimerakuga. See koosneb kõvast kestast ja sisemisest sisust, mis on tsütoplasmaatiline süsteem ...

Elusrakkude mitmekesisus

1.4 Prokarüootsete rakkude ehituse üldplaan, mis iseloomustab ka bakteriraku ehitust

Prokarüootne rakk on paigutatud järgmiselt. Nende rakkude peamine omadus on morfoloogiliselt väljendunud tuuma puudumine, kuid seal on tsoon, milles asub DNA (nukleoid).

Bakteriraku struktuur

Tsütoplasma sisaldab ribosoome...

Mikrobioloogia alused

1. Kirjeldage bakteriraku ehitust. Joonistage raku organellid

Bakterid on mikroskoopilised taimeorganismid. Enamik neist on üherakulised organismid, mis ei sisalda klorofülli ja paljunevad lõhustumise teel. Bakterite kuju on sfääriline, vardakujuline ja keerdunud ...

Visuaalsete ja kuulmissensoorsete süsteemide omadused

13. Liht-, kompleks- ja ülikeerulised rakud ning nende funktsioonid

"Lihtsad" ja "keerulised" lahtrid. Lihtsatele lineaarsetele stiimulitele (lõhed, servad või tumedad ribad) reageerivaid neuroneid nimetati "lihtsateks", samas kui neid, mis reageerivad keerulise konfiguratsiooniga ja liikuvatele stiimulitele, nimetati "kompleksseteks"...

Raku struktuuri tunnused

1. Rakk kui keha elementaarne struktuuriüksus. Raku põhikomponendid

Rakk on elu põhiline struktuurne ja funktsionaalne üksus, mida piirab poolläbilaskev membraan ja mis on võimeline isepaljunema. Taimerakus on kõigepealt vaja vahet teha rakumembraanil ja sisul ...

Brjanski oblasti metssigade populatsiooni levik ja dünaamika

1.1 Konstruktsiooni iseärasused

Metssiga (Sus scrofa L.) on massiivne madalate suhteliselt peenikeste jalgadega loom. Keha on suhteliselt lühike, esiosa on väga massiivne, abaluude tagaosa on tugevalt üles tõstetud, kael on paks, lühike, peaaegu liikumatu ...

Valkude struktuur, omadused ja funktsioonid

2. Rakuorganellide funktsioonid

Rakuorganellid ja nende funktsioonid: 1. Rakumembraan - koosneb 3 kihist: 1. jäik rakusein; 2. õhuke kiht pektiini; 3. õhuke tsütoplasmaatiline filament. Rakusein pakub mehaanilist tuge ja kaitset...

4.1 Konstruktsiooni iseärasused

Tallus on plasmoodium, mis on võimeline substraadi pinnal või sees amööbitaoliselt liigutama. Sugulise paljunemise käigus muutuvad plasmoodiad viljakehadeks, mida nimetatakse eoskarpideks ...

Limahallituste taksonoomiline rühm

5.1 Konstruktsiooni iseärasused

Vegetatiivne keha mitmetuumalise protoplasti kujul, mis ei ole võimeline iseseisvalt liikuma ja asub peremeestaime raku sees. Spetsiaalseid sporulatsioone ei moodustu. Talvitumisfaasi esindavad eosed ...

Raku energiasüsteem. Lihaskoe klassifikatsioon. Sperma struktuur

Raku energiasüsteem. Mitokondrite ja plastiidide ehituse üldplaan, nende funktsioonid. Mitokondrite ja kloroplastide sümbiootilise päritolu hüpotees

Eukarüootsetel rakkudel on ainulaadne organell, mitokondrid, milles oksüdatiivse fosforüülimise käigus moodustuvad ATP molekulid. Sageli öeldakse, et mitokondrid on raku jõujaamad (joonis 1) ...

BAKTERIRAKU STRUKTUUR

Raku struktuurikomponendid on bakterite kest, mis koosneb rakuseinast, tsütoplasmaatilisest membraanist ja mõnikord ka kapslist; tsütoplasma; ribosoomid; mitmesugused tsütoplasmaatilised kandmised; nukleoid (tuum). Teatud tüüpi bakteritel on ka eosed, lipud, ripsmed (pili, fimbriae) (joonis 2).

raku sein enamiku liikide bakterite kohustuslik moodustumine. Selle struktuur sõltub tüübist ja kuuluvusest
bakterid rühmadesse, mida eristab Gram-värvimine. Rakuseina mass moodustab umbes 20% kogu raku kuivmassist, paksus on 15 kuni 80 nm.

Riis. 3. Bakteriraku ehituse skeem

1 - kapsel; 2 - rakusein; 3 - tsütoplasmaatiline membraan; 4 - tsütoplasma; 5 - mesosoomid; 6 - ribosoomid; 7 - nukleoid; 8 - intratsütoplasmaatilise membraani moodustised; 9 - rasvatilgad; 10 - polüsahhariidi graanulid; 11 - polüfosfaadi graanulid; 12 - väävli kandmised; 13 - flagella; 14 - põhikeha

Rakuseinas on kuni 1 nm läbimõõduga poorid, seega on tegemist poolläbilaskva membraaniga, mille kaudu tungivad toitained ja vabanevad ainevahetusproduktid.

Need ained võivad mikroobirakku tungida alles pärast esialgset hüdrolüütilist lõhustamist spetsiifiliste ensüümide poolt, mida bakterid eritavad väliskeskkonda.

Rakuseina keemiline koostis on heterogeenne, kuid teatud tüüpi bakterite puhul, mida kasutatakse identifitseerimiseks, on see konstantne. Rakuseina koostisest leiti lämmastikuühendeid, lipiide, tselluloosi, polüsahhariide, pektiinaineid.

Rakuseina kõige olulisem keemiline komponent on kompleksne polüsahhariidpeptiid. Seda nimetatakse ka peptidoglükaaniks, glükopeptiidiks, mureiiniks (lat. Murus - sein).

Mureiin on struktuurne polümeer, mis koosneb atsetüülglükoosamiinist ja atsetüülmuraamhappest moodustunud glükaani molekulidest. Selle süntees toimub tsütoplasmas tsütoplasmaatilise membraani tasemel.

Erinevat tüüpi rakuseina peptidoglükaanil on spetsiifiline aminohappeline koostis ja sellest sõltuvalt teatud kemotüüp, mida võetakse arvesse piimhappe ja teiste bakterite tuvastamisel.

Gramnegatiivsete bakterite rakuseinas on peptidoglükaan esindatud ühe kihina, grampositiivsete bakterite seinas aga mitu kihti.

1884. aastal pakkus Gram välja kudede värvimismeetodi, mida kasutati prokarüootsete rakkude värvimiseks. Kui Grami värvimise ajal töödeldakse fikseeritud rakke kristallvioletse värvaine alkoholilahusega ja seejärel joodilahusega, moodustavad need ained mureiiniga stabiilse värvilise kompleksi.

Homopositiivsetes mikroorganismides ei lahustu värvitud violetne kompleks etanooli mõjul ja vastavalt ei muutu värvi, fuksiiniga (punane värvaine) värvimisel jäävad rakud tumelillaks.

Gramnegatiivsete mikroorganismide liikide puhul lahustatakse emajuurviolett etanoolis ja pestakse veega välja ning fukssiiniga värvimisel muutub rakk punaseks.

Mikroorganismide võimet värvida analiinvärvidega ja Grami meetodi järgi nimetatakse toonilised omadused . Neid tuleb uurida noortes (18–24-tunnistes) kultuurides, kuna mõned vanades kultuurides olevad grampositiivsed bakterid kaotavad Gram-meetodil oma võime positiivselt värvida.

Peptiidoglükaani tähtsus seisneb selles, et tänu sellele on rakuseinal jäikus, s.t. elastsust ja on bakteriraku kaitseraam.

Peptidoglükaani hävimisel näiteks lüsosüümi toimel kaotab rakusein jäikuse ja variseb kokku. Raku sisu (tsütoplasma) omandab koos tsütoplasmaatilise membraaniga sfäärilise kuju, see tähendab, et see muutub protoplastiks (sferoplastiks).

Paljud sünteesivad ja lagundavad ensüümid on seotud rakuseinaga. Rakuseina komponendid sünteesitakse tsütoplasmaatilises membraanis ja transporditakse seejärel rakuseina.

tsütoplasmaatiline membraan asub rakuseina all ja külgneb tihedalt selle sisepinnaga. See on poolläbilaskev membraan, mis ümbritseb tsütoplasmat ja raku sisemist sisu – protoplasti. Tsütoplasmaatiline membraan on tsütoplasma paksenenud välimine kiht.

Tsütoplasmaatiline membraan on peamine barjäär tsütoplasma ja keskkonna vahel, selle terviklikkuse rikkumine põhjustab rakusurma. See koosneb valkudest (50-75%), lipiididest (15-45%), paljudes liikides - süsivesikutest (1-19%).

Membraani peamised lipiidkomponendid on fosfo- ja glükolipiidid.

Tsütoplasmaatiline membraan täidab selles paiknevate ensüümide abil mitmesuguseid funktsioone: sünteesib membraani lipiide - rakuseina komponente; membraaniensüümid - transpordivad selektiivselt läbi membraani erinevaid orgaanilisi ja anorgaanilisi molekule ja ioone, membraan osaleb rakuenergia muundamises, samuti kromosoomi replikatsioonis, elektrokeemilise energia ja elektronide ülekandes.

Seega tagab tsütoplasmaatiline membraan selektiivse sisenemise rakku ja erinevate ainete ja ioonide eemaldamise sellest.

Tsütoplasmaatilise membraani derivaadid on mesosoomid . Need on sfäärilised struktuurid, mis tekivad membraani keerdumisel lokki. Need asuvad mõlemal küljel - raku vaheseina moodustumise kohas või tuuma DNA lokaliseerimise tsooni lähedal.

Mesosoomid on funktsionaalselt samaväärsed kõrgemate organismide rakkude mitokondritega. Nad osalevad bakterite redoksreaktsioonides, mängivad olulist rolli orgaaniliste ainete sünteesil, rakuseina moodustamisel.

Kapsel on rakukatte väliskihi derivaat ja on ühte või mitut mikroobirakku ümbritsev limaskest. Selle paksus võib ulatuda 10 mikronini, mis on mitu korda suurem kui bakteri enda paksus.

Kapsel täidab kaitsefunktsiooni. Bakterikapsli keemiline koostis on erinev. Enamikul juhtudel koosneb see komplekssetest polüsahhariididest, mukopolüsahhariididest, mõnikord polüpeptiididest.

Kapseldamine on tavaliselt liigiomadus. Mikrokapsli välimus sõltub aga sageli bakterite kasvatamise tingimustest.

Tsütoplasma- kompleksne kolloidne süsteem suure koguse veega (80-85%), milles on dispergeeritud valgud, süsivesikud, lipiidid, aga ka mineraalsed ühendid ja muud ained.

Tsütoplasma on tsütoplasmaatilise membraaniga ümbritsetud raku sisu. See on jagatud kaheks funktsionaalseks osaks.

Üks osa tsütoplasmast on sooli (lahuse) olekus, on homogeense struktuuriga ja sisaldab komplekti lahustuvaid ribonukleiinhappeid, ensüümvalke ja ainevahetusprodukte.

Teist osa esindavad ribosoomid, erineva keemilise olemusega kandmised, geneetiline aparaat ja muud intratsütoplasmaatilised struktuurid.

Ribosoomid- need on submikroskoopilised graanulid, mis on sfäärilised nukleoproteiini osakesed läbimõõduga 10–20 nm, molekulmassiga umbes 2–4 miljonit.

Prokarüootide ribosoomid koosnevad 60% RNA-st (ribonukleiinhappest), mis asub keskel ja 40 % valk, mis katab nukleiinhappe väljastpoolt.

Tsütoplasmaatilised kandmised on ainevahetusproduktid, aga ka reservproduktid, mille tõttu rakk elab toitainete defitsiidi tingimustes.

Prokarüootide geneetiline materjal koosneb kompaktse struktuuriga desoksüribonukleiinhappe (DNA) topeltahelast, mis paikneb tsütoplasma keskosas ja ei ole sellest membraaniga eraldatud. Bakteri DNA ei erine ehituselt eukarüootse DNA omast, kuid kuna seda ei eralda tsütoplasmast membraan, siis on pärilikkusaine nn. nukleoid või genofoor. Tuumastruktuurid on sfäärilised või hobuserauakujulised.

poleemika bakterid on uinuv, paljunemisvõimetu vorm. Need moodustuvad raku sees, on ümmargused või ovaalsed moodustised. Eosed moodustavad valdavalt grampositiivseid baktereid, pulgakujulised aeroobse ja anaeroobse hingamise tüübiga vanades kultuurides, samuti ebasoodsates keskkonnatingimustes (toitainete ja niiskuse puudus, ainevahetusproduktide akumuleerumine söötmes, pH ja kultiveerimistemperatuuri muutused). , õhuhapniku olemasolu või puudumine jne) võivad minna üle alternatiivsele arendusprogrammile, mille tulemuseks on vaidlused. Sel juhul moodustub rakus üks spoor. See näitab, et sporulatsioon bakterites on kohanemine liigi (isendi) säilitamiseks ega ole nende paljunemise viis. Sporulatsiooniprotsess toimub väliskeskkonnas reeglina 18-24 tunni jooksul.

Küps eos moodustab ligikaudu 0,1 emaraku mahust. Erinevate bakterite eosed erinevad kuju, suuruse, asukoha poolest rakus.

Nimetatakse mikroorganisme, mille eoste läbimõõt ei ületa vegetatiivse raku laiust batsillid, nimetatakse baktereid, millel on eosed, mille läbimõõt on 1,5-2 korda suurem raku läbimõõdust. klostriidid.

Mikroobiraku sees võib eos asuda keskel – keskasendis, lõpus – terminalis ning raku keskpunkti ja otsa vahel – subterminaalne asend.

Flagella bakterid on liikumisorganid (liikumisorganid), mille abil võivad bakterid liikuda kiirusega kuni 50-60 mikronit/s. Samal ajal katavad bakterid 1 sekundi jooksul oma keha pikkuse 50-100 korda. Lipu pikkus ületab bakterite pikkuse 5-6 korda. Lipu paksus on keskmiselt 12-30 nm.

Vippude arv, suurus ja asukoht on teatud tüüpi prokarüootide puhul konstantsed ja seetõttu võetakse neid nende tuvastamisel arvesse.

Sõltuvalt lipuliste arvust ja asukohast jagunevad bakterid monotrihseks (monopolaarseks monotrihseks) - rakkudeks, mille ühes otsas on lipp, lofotrihseteks (monopolaarseteks polütrikoosseteks) - ühes otsas paikneb lipukimp, amfitrihseks (bipolaarne polütrikoosne). ) - lipukesed paiknevad igal poolusel, peritrichous - lipukesed paiknevad kogu raku pinnal (joonis 4) ja atrihaalsed - vibud puuduvad.

Bakterite liikumise iseloom oleneb lippude arvust, vanusest, kultuuri omadustest, temperatuurist, erinevate kemikaalide olemasolust ja muudest teguritest. Monotrichous on kõige suurema liikuvusega.

Lippusid leidub sagedamini vardakujulistes bakterites; need ei ole elutähtsad rakustruktuurid, kuna on olemas liikuvate bakterite liputamata variante.

Teadlaste sõnul on bakterid üle 3,5 miljardi aasta vanad. Need eksisteerisid Maal ammu enne kõrgelt organiseeritud organismide tulekut. Olles elu alguse juures, said bakteriorganismid prokarüootsele tüübile vastava elementaarse struktuuri, mida iseloomustab moodustunud tuuma ja tuumamembraani puudumine. Üks tegureid, mis mõjutas nende bioloogiliste omaduste kujunemist, on bakterite kest (rakusein).

Välisseina funktsioonid

Bakterisein on loodud täitma mitmeid põhifunktsioone:

• olla bakteri luustik;
• anda sellele teatud kuju;
• suhelda väliskeskkonnaga;
• kaitsta keskkonnategurite kahjulike mõjude eest;
• osaleda sellise bakteriraku jagunemisel, millel puudub tuum ja tuumaümbris;
• hoiab selle pinnal antigeene ja mitmesuguseid retseptoreid (tüüpiline gramnegatiivsete bakterite puhul).

Teatud tüüpi bakteritel on välimine kapsel, mis on vastupidav ja aitab pikka aega säilitada mikroorganismi terviklikkust. Sel juhul on bakterite kest tsütoplasma ja kapsli vahepealne vorm. Mõnede bakterite (näiteks leukonostoki) eripära on kapseldada mitu rakku ühte kapslisse. Seda nimetatakse zoogeeliks.

Kapsli keemilist koostist iseloomustab polüsahhariidide ja suures koguses vett. Kapsel võib võimaldada ka bakteril kinnituda konkreetse objekti külge.

Kui kergesti aine läbi kesta tungib, sõltub sellest, kui kiiresti bakter selle imendub. Pikkade ahelaosadega molekulidel, mis on vastupidavad biolagunemisele, on suur läbitungimise tõenäosus.

Mis on kest?

Bakterite membraan koosneb lipopolüsahhariididest, valkudest, lipoproteiinidest, teikhoehapetest. Peamine komponent on mureiin (peptidoglükaan).

Rakuseina paksus võib olla erinev ja ulatuda 80 nm-ni. Pind ei ole pidev, sellel on erineva läbimõõduga poorid, mille kaudu mikroob saab toitaineid ja väljutab oma jääkaineid.

Välisseina olulisusest annab tunnistust selle märkimisväärne kaal – see võib varieeruda 10–50% kogu bakteri kuivmassist. Tsütoplasma võib välja ulatuda, muutes bakteri välist reljeefi.

Ülevalt võib kest olla kaetud ripsmetega või sellel paikneda lipukesed, mis koosnevad flagelliinist, spetsiifilisest valgulisest ainest. Bakterimembraanile kinnitamiseks on lippudel spetsiaalsed struktuurid - lamedad kettad. Ühe viburiga baktereid nimetatakse monotrihseks, kahe vibuga baktereid amfitrichideks, kimbulisi baktereid lophotrichideks ja paljude kimpudega baktereid peritrichideks. Mikroorganisme, millel pole flagellasid, nimetatakse atrichiaks.

Rakuseinal on sisemine osa, mis hakkab moodustuma pärast rakukasvu lõppemist. Erinevalt välimisest koosneb see palju väiksemast veekogusest ning sellel on suurem elastsus ja tugevus.

Mikroorganismide seinte sünteesiprotsess algab bakteri sees. Selleks on tal polüsahhariidkomplekside võrgustik, mis vahelduvad teatud järjestuses (atsetüülglükoosamiin ja atsetüülmuraamhape) ning on omavahel seotud tugevate peptiidsidemetega. Seina monteerimine toimub väljaspool, plasmamembraanil, kus asub kest.

Kuna bakteril ei ole tuuma, pole tal ka tuumaümbrist.

Kest on plekimata õhuke struktuur, mida pole isegi näha ilma rakkude spetsiaalse värvimiseta. Selleks kasutatakse plasmolüüsi ja pimendatud vaatevälja.

Grami plekk

Raku üksikasjaliku struktuuri uurimiseks 1884. aastal pakkus Christian Gram välja spetsiaalse meetodi selle värvimiseks, mis sai hiljem tema järgi nime. Gram-määrdumine jagab kõik mikroorganismid grampositiivseteks ja gramnegatiivseteks. Igal liigil on oma biokeemilised ja bioloogilised omadused. Erinev värvus on tingitud ka rakuseina struktuurist:

1. Gram positiivne Bakteritel on massiivne kest, mis sisaldab polüsahhariide, valke ja lipiide. See on vastupidav, poorid on minimaalse suurusega, värvimiseks kasutatav värv imbub sügavale ja praktiliselt ei uhu välja. Sellised mikroorganismid omandavad sinakasvioletse värvuse.
2. Gramnegatiivne bakterirakkudel on teatud erinevused: nende seina paksus on väiksem, kuid kest on kahekihiline. Sisemine kiht koosneb peptidoglükaanist, millel on lõdvem struktuur ja laiad poorid. Grami plekk pestakse kergesti etanooliga välja. Rakk muutub värvituks. Tulevikus näeb tehnika ette kontrastse punase värvaine lisamist, mis värvib bakterid punaseks või roosaks.

Inimesele kahjutute grampositiivsete mikroobide osakaal on palju suurem kui gramnegatiivsetel. Praeguseks on klassifitseeritud kolm gramnegatiivsete mikroorganismide rühma, mis põhjustavad inimestel haigusi:

• kookid (streptokokid ja stafülokokid);
• eoseid mittemoodustavad vormid (korünebakterid ja listeria);
• spoore moodustavad vormid (batsillid, klostriidid).

Periplasmaatilise ruumi omadused

Bakteri seina ja tsütoplasmaatilise membraani vahel on periplasmaatiline ruum, mis koosneb ensüümidest. See komponent on kohustuslik struktuur, see moodustab 10-12% bakteri kuivmassist. Kui membraan mingil põhjusel hävib, siis rakk sureb. Geneetiline informatsioon asub otse tsütoplasmas, mitte eraldatud sellest tuumaümbrisega.

Olenemata sellest, kas mikroob on grampositiivne või gramnegatiivne, on ta mikroorganismi osmootne barjäär, orgaaniliste ja anorgaaniliste molekulide sügavale rakku transportija. Samuti on tõestatud periplasma teatud roll mikroorganismi kasvus.