Бактеріальна клітина включає у собі. Будова бактерії: особливості

Крім 5 царств живої природи, існує ще два надцарства: прокаріоти та еукаріоти. Тому якщо розглядати систематичне становище бактерій, воно буде наступним:

Чому ці організми виділяються на окремий таксон? Вся справа в тому, що для бактеріальної клітини характерна наявність деяких особливостей, що накладають відбиток на її життєдіяльність та взаємодію з іншими істотами та людиною.

Відкриття бактерій

Рибосоми - дрібні структури, у великій кількості розкидані в цитоплазмі. Природа представлена молекулами РНК. Дані гранули є матеріалом, яким можна визначити ступінь спорідненості і систематичне становище конкретного виду бактерії. Функція їх - збирання білкових молекул.

Капсула

Для бактеріальної клітини характерною є наявність захисних слизових оболонок, склад яких визначається полісахаридами або поліпептидами. Такі структури мають назву капсул. Розрізняють мікро- та макрокапсули. Ця структура формується не в усіх видів, але в переважній більшості, тобто не є обов'язковою.

Від чого капсула захищає бактеріальну клітину? Від фагоцитозу антитілами господаря, якщо бактерія є патогенною. Або від висихання та впливу шкідливих речовин, якщо говорити про інші види.

Слиз та включення

Також є необов'язкові структури бактерій. Слиз, або глікокалікс, за хімічною основою є мукоідним полісахаридом. Може формуватися як усередині клітини, і зовнішніми ферментами. Добре розчинна у воді. Призначення: прикріплення бактерії до субстрату – адгезія.

Включення - це мікрогранули у цитоплазмі різної хімічної природи. Це можуть бути білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти чи полісахариди.

Органоїди руху

Особливості бактеріальної клітини також виявляються і у її русі. Для цього є джгутики, які можуть бути в різній кількості (від одного до декількох сотень на клітину). Основа кожного джгутика – білок флагеллін. Завдяки еластичним скороченням та ритмічним рухам з боку в бік бактерія може пересуватися у просторі. Кріпиться джгутик до цитоплазматичної мембрани. Розташування також може змінюватись у різних видів.

Пили

Ще тонші, ніж джгутики, структури, що беруть участь у:

прикріплення до субстрату;
водно-сольовому харчуванні;
статевому розмноженні.

Складаються з білка піліну, кількість їх може сягати кількох сотень на клітину.

Подібність до клітин рослин

Бактеріальна і мають одну незаперечну подібність – наявність клітинної стінки. Однак якщо у рослин вона є безперечно, то у бактерій є не у всіх видів, тобто відноситься до необов'язкових структур.

Хімічний склад бактеріальної клітинної стінки:

пептидоглікан муреїн;
полісахариди;
ліпіди;
білки.

Зазвичай ця структура має подвійний шар: зовнішній та внутрішній. Функції виконує такі ж, як рослини. Підтримує та позначає постійну форму тіла та забезпечує механічний захист.

Освіта суперечка

Яка будова бактеріальної клітини, ми розглянули досить докладно. Залишилося лише згадати, як бактерії можуть переживати несприятливі умови, дуже тривалий час не втрачаючи життєздатності.

Це їм вдається шляхом формування структури під назвою спору. Вона не має відношення до розмноження і лише оберігає бактерії від несприятливих умов. За формою суперечки можуть бути різними. При відновленні нормальних умов спору ініціюється і проростає в активну бактерію.

З точки зору сучасної наукипрокаріоти мають примітивну будову. Але саме ця «незатятість» допомагає виживати їм у найнесподіваніших умовах. Наприклад, у сірководневих джерелах чи атомних полігонах. Вчені підрахували, що загальна маса всіх земних мікроорганізмів складає 550 мільярдів тонн.

Бактерії мають одноклітинну будову. Але це не означає, що бактеріальні клітини пасують перед клітинами тварин чи рослин. Мікробіологія вже має знання про сотні тисяч видів мікроорганізмів. Проте, представники науки щодня відкривають нові їхні види та особливості.

Не дивно, що для повного освоєння поверхні Землі мікроорганізмам доводиться набувати різноманітних форм:

коки – кульки;
стрептококи – ланцюжки;
бацили – палички;
вібріони - вигнуті коми;
спірили – спіральки.

Розмір бактерій вимірюють у нанометрах та мікрометрах. Їхня середня величина становить 0,8 мкм. Але серед них є прокаріоти-гіганти, що досягають 125 мкм і більше. Справжніми велетнями серед ліліпутів є спірохети завдовжки 250 мкм. Порівняйте тепер з ними розмір найдрібнішої прокаріотичної клітини: мікоплазми «виростають» зовсім трохи і досягають 0,1-0,15 мкм у діаметрі.

Варто сказати, що велетням-бактеріям не так просто вижити в навколишньому середовищі. Їм важко знайти собі достатньо поживних речовин для успішного виконання своєї функції. Але вони не є легким видобутком для бактерій-хижаків, які харчуються своїми побратимами – одноклітинними мікроорганізмами, «обтікаючи» і поїдаючи їх.

Зовнішня будова бактерій

Клітинна стінка

Клітинна стінка бактеріальної клітини є для неї захистом та опорою. Вона надає мікроорганізму своєї, специфічної форми.
Клітинна стінка проникна. Через неї проходять поживні речовини всередину та продукти обміну (метаболізму) назовні.
Деякі види бактерій виробляють спеціальний слиз, який нагадує капсулу, що оберігає їх від висихання.
Деякі клітини мають джгутики (один або кілька) або ворсинки, які допомагають їм пересуватися.
У бактеріальних клітин, які при фарбуванні за Грамом набувають рожевого забарвлення ( грамнегативні), клітинна стінка тонша, багатошарова. Ферменти, завдяки яким відбувається розщеплення поживних речовин, виділяються назовні.
У бактерій, які при фарбуванні за Грамом набувають фіолетового забарвлення ( грампозитивні), клітинна стінка товста. Поживні речовини, що надходять у клітину, розщеплюються у периплазматичному просторі (простір між клітинною стінкою та мембраною цитоплазми) гідролітичними ферментами.
На поверхні клітинної стінки є численні рецептори. До них прикріплюються вбивці клітин – фаги, коліцини та хімічні сполуки.
Ліпопротеїди стінки деяких видів бактерій є антигенами, які називаються токсинами.
При тривалому лікуванні антибіотиками і з інших причин деякі клітини втрачають оболонку, але зберігають здатність до розмноження. Вони набувають округлої форми - L-форму і можуть довго зберігатися в організмі людини (коки або палички туберкульозу). Нестабільні L-форми мають здатність набувати первісного вигляду (реверсія).

Капсула

За несприятливих умов довкілля бактерії утворюють капсулу. Мікрокапсула щільно прилягає до стінки. Її можна побачити лише в електронному мікроскопі. Макрокапсулу часто утворюють патогенні мікроби (пневмококи). У клебсієли пневмонії макрокапсули виявляються завжди.

Капсулоподібна оболонка

Капсулоподібна оболонка є утворенням, неміцно пов'язане з клітинною стінкою. Завдяки бактеріальним ферментам капсулоподібна оболонка покривається вуглеводами (екзополісахаридами) зовнішнього середовища, завдяки чому забезпечується злипання бактерій з різними поверхнями, навіть зовсім гладкими. Наприклад, стрептококи, потрапляючи в організм людини, здатні злипатися із зубами та серцевими клапанами.

Функції капсули різноманітні:

захист від агресивних умов довкілля,
забезпечення адгезії (злипання) з клітинами людини,
маючи антигенні властивості, капсула надає токсичний ефектпри впровадженні у живий організм.

Джгутики

У деяких бактеріальних клітин є джгутики (один або кілька) або ворсинки, які допомагають пересуватися. У складі джгутиків міститься скорочувальний білок флагелін.
Кількість джгутиків може бути різним - один, пучок джгутиків, джгутики на різних кінцях клітини або по всій поверхні.
Рух (безладний або обертальний) здійснюється в результаті обертального руху джгутиків.
Антигенні властивості джгутиків мають токсичний ефект при захворюванні.
Бактерії, що не мають джгутиків, покриваючись слизом, здатні ковзати. У водних бактерій містяться вакуолі у кількості 40 – 60, наповнені азотом.

Вони забезпечують занурення та спливання. У грунті бактеріальна клітина пересувається грунтовими каналами.

Пили

Пили (ворсинки, фімбрії) покривають поверхню бактеріальних клітин. Ворсинка є гвинтоподібно скрученою тонкою порожнистою ниткою білкової природи.
Пили загального типузабезпечують адгезію (злипання) із клітинами господаря. Їх кількість величезна і становить від кількох сотень до кількох тисяч. З моменту прикріплення починається будь-який інфекційний процес.
Статеві пилисприяють перенесенню генетичного матеріалу від донора реципієнту. Їхня кількість від 1 до 4-х на одну клітину.

Цитоплазматична мембрана

Цитоплазматична мембрана розташовується під клітинною стінкою і є ліпопротеїном (до 30% ліпідів і до 70% протеїнів).
У різних бактеріальних клітин різний ліпідний склад мембран.
Мембранні білки виконують багато функцій. Функціональні білкиє ферменти, завдяки яким на цитоплазматичної мембрані відбувається синтез різних її компонентів та ін.
Цитоплазматична мембрана складається з 3 шарів. Подвійний фосфоліпідний шар пронизаний глобулінами, які забезпечують транспорт речовин у бактеріальну клітину. За порушення її роботи клітина гине.
Цитоплазматична мембрана бере участь у спороутворенні.

Внутрішня будова бактерій

Цитоплазма

Весь вміст клітини, крім ядра і клітинної стінки, називається цитоплазмою. У рідкій, безструктурній фазі цитоплазми (матрикс) знаходяться рибосоми, мембранні системи, мітохондрії, пластиди та інші структури, а також запасні поживні речовини. Цитоплазма має надзвичайно складну, тонку структуру (шарувату, гранулярну). За допомогою електронного мікроскопарозкрито багато цікавих деталей будови клітини.

Зовнішній ліпопротвідний шар протопласту бактерій, що має особливі фізичні та хімічними властивостяминазивається цитоплазматичною мембраною. Усередині цитоплазми знаходяться всі життєво важливі структури та органели. Цитоплазматична мембрана виконує дуже важливу роль – регулює надходження речовин у клітину та виділення назовні продуктів обміну. Через мембрану поживні речовини можуть надходити в клітину в результаті активного біохімічного процесу за участю ферментів.

Крім того, у мембрані відбувається синтез деяких складових частин клітини, в основному компонентів клітинної стінки та капсули. Зрештою, у цитоплазматичній мембрані знаходяться найважливіші ферменти (біологічні каталізатори). Упорядковане розташування ферментів на мембранах дозволяє регулювати їхню активність і запобігати руйнуванню одних ферментів іншими. З мембраною пов'язані рибосоми – структурні частки, у яких синтезується білок. Мембрана складається з ліпопротеїдів. Вона досить міцна і може забезпечити тимчасове існування клітин без оболонки. Цитоплазматична мембрана становить до 20 % сухої маси клітини.

На електронних фотографіях тонких зрізів бактерій цитоплазматична мембрана представляється у вигляді безперервного тяжу завтовшки близько 75A, що складається зі світлого шару (ліпіди), укладеного між двома темнішими (білки). Кожен шар має ширину 20-30А. Така мембрана називається елементарною.

Гранули

У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної формита розмірів. Проте їхню присутність не можна розглядати як якусь постійну ознаку мікроорганізму, зазвичай вона значною мірою пов'язана з фізичними та хімічними умовами середовища.

Багато цитоплазматичних включень складаються з сполук, які є джерелом енергії і вуглецю. Ці запасні речовини утворюються, коли організм забезпечується достатньою кількістю поживних речовин, і, навпаки, використовуються, коли організм потрапляє до умов, менш сприятливих щодо харчування.

У багатьох бактерій гранули складаються з крохмалю або інших полісахаридів – глікогену та гранульозу. У деяких бактерій при вирощуванні на багатому на цукрів середовищі всередині клітини зустрічаються крапельки жиру. Іншим поширеним типом гранулярних включень є волютин (метахроматиновые гранули). Ці гранули складаються з поліметафосфату (запасна речовина, що включає залишки фосфорної кислоти). Поліметафосфат служить джерелом фосфатних груп та енергії для організму. Бактерії частіше накопичують волютин у незвичайних умовах харчування, наприклад на середовищі, що не містить сірки. У цитоплазмі деяких сірчаних бактерій знаходяться крапельки сірки.

Мезосоми

Між плазматичною мембраною та клітинною стінкою є зв'язок у вигляді десмозів – містків. Цитоплазматична мембрана часто дає інвагінації – вп'ячування всередину клітини. Ці вп'ячування утворюють у цитоплазмі спеціальні мембранні структури, названі мезосомами.

Деякі види мезосом є тільця, відокремлені від цитоплазми власною мембраною. Усередині таких мембранних мішечків упаковані численні бульбашки та канальці. Ці структури виконують у бактерій різні функції. Одні з цих структур – аналоги мітохондрій.

Інші виконують функції зндоплазматичної мережі або апарату Гольджі. Шляхом інвагінації цитоплазматичної мембрани утворюється фотосинтезуючий апарат бактерій. Після вп'ячування цитоплазми мембрана продовжує зростати і утворює стоси, які за аналогією з гранулами хлоропластів рослин називають стоками тилакоїдів. У цих мембранах, що часто заповнюють собою більшу частину цитоплазми бактеріальної клітини, локалізуються пігменти (бактеріохлорофіл, каротиноїди) та ферменти (цитохроми), що здійснюють процес фотосинтезу.

Нуклеоїд

У бактерій немає такого ядра, як у вищих організмів (еукаріотів), а є його аналог – «ядерний еквівалент» – нуклеоїд, який є еволюційно примітивнішою формою організації ядерної речовини. Він складається з однієї замкненої в кільце двоспіральної нитки ДНК довжиною 1,1 -1,6 нм, яку розглядають як одиночну бактеріальну хромосому або генофор. Нуклеоїд у прокаріотів не відмежований від решти клітини мембраною – у нього відсутня ядерна оболонка.

До складу структур нуклеоїду входять РНК-полімераза, основні білки та відсутні гістони; хромосома закріплюється на цитоплазматичної мембрані, а грампозитивних бактерій – на мезосомс. Бактеріальна хромосома реплікується поліконсервативним способом: батьківська подвійна спіраль ДНК розкручується і на матриці кожного полінуклеотидного ланцюга збирається новий комплементарний ланцюжок. Нуклеоїд немає мітотичного апарату, і розбіжність дочірніх ядер забезпечується зростанням цитоплазматичної мембрани.

Бактеріальне ядро – диференційована структура. Залежно від стадії розвитку клітини нуклеоїд може бути дискретним (переривчастим) та складатися з окремих фрагментів. Це з тим, що розподіл бактеріальної клітини у часі здійснюється після завершення циклу реплікації молекули ДНК та оформлення дочірніх хромосом.

У нуклеоїді зосереджено основний обсяг генетичної інформаціїбактеріальної клітини. Крім нуклеоїду в клітинах багатьох бактерій виявлено позахромосомні генетичні елементи - плазміди, представлені невеликими кільцевими молекулами ДНК, здатними до автономної реплікації.

Плазміди

Плазміди є автономними молекулами, згорнутими в кільце, двонитковою ДНК. Їх маса значно менша за масу нуклеотиду. Незважаючи на те, що в ДНК плазмід закодована спадкова інформація, вони не є життєво важливими та необхідними для бактеріальної клітини.

Рибосоми

У цитоплазмі бактерій містяться рибосоми – білок-синтезуючі частки діаметром 200А. У клітці їх налічується понад тисячу. Складаються рибосоми з РНК та білка. У бактерій багато рибосом розташовані в цитоплазмі вільно, деякі з них можуть бути пов'язані з мембранами.

Рибосоми є центрами синтезу білка у клітині. При цьому вони часто з'єднуються між собою, утворюючи агрегати, які називаються полірибосомами або полісомами.

Увімкнення

Включення – продукти метаболізму ядерних та без'ядерних клітин. Є запасом поживних речовин: глікоген, крохмаль, сірка, поліфосфат (валютин) та ін. Включення часто при фарбуванні набувають іншого вигляду, ніж колір барвника. За валютою можна діагностувати дифтерійну паличку.

Що ж відсутнє у клітинах бактерій?

Так як бактерія - це прокаріотичний мікроорганізм, в клітинах бактерій завжди відсутні безліч органоїдів, які властиві еукаріотичним організмам:

апарат Гольджі, який допомагає клітині тим, що накопичує непотрібні речовини, а згодом виводить їх із клітини;
пластиди, що містяться тільки в клітинах рослин, зумовлюють їхнє забарвлення, а також відіграють значну роль у фотосинтезі;
лізосоми, які мають особливі ферменти і допомагають розщепленню білків;
мітохондрії забезпечують клітини необхідною енергією, а також беруть участь у розмноженні;
ендоплазматична мережа, що забезпечує транспорт у цитоплазму певних речовин;
клітинний центр.

Також варто пам'ятати, що у бактерій відсутня клітинна стінка, тому процеси, такі як піноцитоз і фагоцитоз, не можуть протікати.

Особливості процесів бактерій

Як особливі мікроорганізми, бактерії пристосовані до існування в таких умовах, коли кисень може бути відсутнім. А саме дихання у них відбувається за рахунок мезосом. Також дуже цікаво те, що зелені організми здатні точно фотосинтезувати, як і рослини. Але важливо враховувати те, що у рослин процес фотозінтезу відбувається у хлоропластах, а у бактерій на мембранах.

Розмноження в бактеріальній клітині відбувається найпримітивнішим шляхом. Дозріла клітка ділиться надвоє, вони через деякий час досягають зрілості, і цей процес повторюється. За сприятливих умов за добу може відбутися зміна 70-80 поколінь. Важливо пам'ятати, що бактері через свою будову не доступні такі способи розмноження, як мітоз і мейоз. Вони притаманні лише еукаріотичним клітинам.

Відомо, що утворення спорів – це один із кількох способів розмноження грибів та рослин. Але бактерії також можуть утворювати суперечки, що притаманне небагатьом з їх видів. Вони мають дану здатність для того, щоб переживати особливо несприятливі умови, які можуть бути небезпечними для їхнього життя.

Відомі такі види, які здатні вижити навіть за умов космосу. Таке не можуть повторити жодних живих організмів. Бактерії стали прабатьками життя Землі завдяки простоті їх будови. Але те, що вони існують і донині, показує наскільки вони важливі для навколишнього світу. З їхньою допомогою люди можуть максимально наблизитися до відповіді питання про походження життя Землі, постійно вивчаючи, бактерії і дізнаючись щось нове.

Найцікавіші та захоплюючі факти про бактерії

Бактерії стафілокока прагнуть людської крові

Золотистий стафілокок (Staphylococcus aureus) є поширеним видом бактерій, що вражає близько 30 відсотків усіх людей. У деяких людей він є частиною мікробіоми (мікрофлори), і зустрічається як усередині організму, так і на шкірі або в ротовій порожнині. В той час як є нешкідливі штами стафілокока, інші, такі як метицилінрезистентний золотистий стафілокок (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus), створюють серйозні проблеми для здоров'я, включаючи інфекції шкіри, серцево-судинні захворювання, менінгіт та хвороби травної системи.

Дослідники Університету Вандербільта виявили, що бактерії стафілококу віддають перевагу крові людини порівняно з кров'ю тварин. Ці бактерії небайдужі до залози, що міститься в гемоглобіні, виявленому в еритроцитах. Золотистий стафілокок розриває клітини крові, щоб дістатися заліза всередині них. Вважається, що генетичні варіації гемоглобіну можуть зробити одних людей більш бажаним для стафілококових бактерій, ніж інших.

Бактерії викликають дощ

Дослідники виявили, що бактерії в атмосфері можуть відігравати певну роль у виробництві дощу та інших форм опадів. Цей процес починається, коли бактерії із рослин переносяться вітром в атмосферу. На висоті навколо них утворюється лід, і вони починають рости. Як тільки заморожені бактерії досягають певного порогу зростання, крига починає танути і повертається на землю у вигляді дощу. Бактерії виду Psuedomonas syringae навіть були виявлені у центрі великих частинок граду. Вони продукують особливий білок у клітинних мембранах, що дозволяє зв'язувати воду унікальним чином, сприяючи утворенню льоду.

Боротьба з бактеріями, що провокують акне

Дослідники виявили, що деякі штами бактерій, що викликають акне можуть фактично допомогти запобігти прищам. Бактерія, яка викликає акне – Propionibacterium acnes, мешкає у порах нашої шкіри. Коли ці бактерії провокують імунну відповідь, область на шкірі набухає і утворюються прищі.

Однак було виявлено, що деякі штами бактерій рідше спричиняють акне. Ці штами можуть спричинити те, що у людей зі здоровою шкірою рідко з'являються прищі. Вивчаючи гени штамів Propionibacterium acnes, зібрані у людей з акне та здоровою шкірою, дослідники визначили штаммп, який був поширений на чистій шкірі та рідко зустрічався на шкірі з акне. Майбутні дослідження включатимуть спроби розробити препарат, що вбиває тільки бактерії Propionibacterium acnes, що викликають вугри штами.

Бактерії на яснах можуть призвести до серцево-судинного захворювання.

Хто б міг подумати, що регулярне чищення зубів здатне допомогти запобігти захворюванням серця? Раніше дослідження виявили зв'язок між хворобою ясен та серцево-судинними захворюваннями. Наразі вчені знайшли конкретний зв'язок між цими захворюваннями.

Передбачається, що і бактерії, і люди виробляють певні типи білків, які називають стресовими білками. Ці білки утворюються, коли клітини зазнають різних типів стресових станів. Коли людина має інфекцію ясен, клітини імунної системипочинають атакувати бактерії. Бактерії виробляють стрес-білки при атаці, а білі кров'яні клітини також атакують стрес-білки.

Проблема полягає в тому, що білі кров'яні клітини не можуть розрізняти стрес-білки, які продукують бактерії, і ті, що продукуються організмом. В результаті клітини імунної системи також атакують стресові білки, що виробляються організмом, що спричиняє накопичення лейкоцитів в артеріях і призводить до атеросклерозу. Кальциноване серце є основною причиною серцево-судинних захворювань.

Ґрунтові бактерії покращують навчання.

Ви знали, що час, проведений у саду чи робота на городі, може допомогти вам краще вчитися? На думку дослідників, ґрунтова бактерія Mycobacterium vaccae здатна покращувати навчання у ссавців.

Ймовірно, ці бактерії потрапляють до нашого організму шляхом проковтування або через дихання. За припущенням вчених, бактерія Mycobacterium vaccae покращує навчання, стимулюючи зростання нейронів головного мозку, що призводить до підвищення рівня серотоніну та зниження занепокоєння.

Дослідження проводили з використанням мишей, які годували живими бактеріями Mycobacterium vaccae. Результати показали, що миші, що вживають бактерії, пересувалися лабіринтом набагато швидше і з меншим рівнем занепокоєння, ніж миші, які не харчувалися бактеріями. Вчені припускають, що Mycobacterium vaccae відіграє певну роль у покращенні вирішення нових завдань та зменшенні рівня стресу.

Бактеріальні силові машини

Дослідники з Аргонського національної лабораторії виявили, що бактерія Bacillus subtilis мають здатність обертати дуже маленькі шестерні. Ці бактерії є аеробними, тобто потребують кисню для зростання та розвитку. Коли їх поміщають у розчин з мікропухирцями повітря, бактерії плавають у зубцях шестерні і змушують її повертатися у певному напрямку.

Потрібно кілька сотень бактерій, що працюють в унісон, щоб почати обертання шестірні. Було також виявлено, що бактерії можуть повертати кілька сполучених між собою шестерень. Дослідники змогли контролювати швидкість, з якою бактерії крутили шестерні, регулюючи кількість кисню у розчині. Зменшення кількості кисню призвело до уповільнення бактерій. Вилучення кисню змушує їх повністю припинити рух.

Форма.Розрізняють кілька основних форм бактерій - кокоподібні, паличкоподібні, звивисті та розгалужені (рис.).

Кулясті (кокові) мікроби формою нагадують кулю, але бувають овальні, плоскі, односторонньо увігнуті або злегка витягнуті. Кулясті форми утворюються в результаті поділу клітин в одній, двох, трьох взаємно перпендикулярних або різних площинах. При поділі клітин в одній площині клітини можуть розташовуватися попарно, у зв'язку з чим такі форми отримали назву диплококів.Якщо поділ відбувається послідовно в одній площині та клітини з'єднані у вигляді ланцюжка - це стрептококи (2).Розподіл кока у двох взаємно перпендикулярних площинах веде до утворення чотирьох клітин, або тетракока.Пакетоподібні коки, або сарцини (3),- результат поділу коків у трьох взаємно перпендикулярних площинах.

Паличкоподібні, або циліндричні форми прийнято ділити на бактерії і бацили (рисунок 3). Бактерії - паличкоподібні форми, не утворюють суперечки(Пишуть Bact., Наприклад Bact. aceti). Бацили - паличкоподібні форми, утворюють суперечки(Пишуть Вас., Наприклад Вас. subtilis). Бактерії та бацили бувають різними за формою та розмірами. Кінці паличок частіше закруглені, але можуть бути зрізані під прямим кутом (збудник сибірки), іноді звужені.

Малюнок - Основні форми бактерій:

1- стафілококи; 2 - стрептококи; 3 - сарцини; 4 - гонококи; 5 - пневмококи; 6 - капсула пневмококів; 7 - коринебактерії дифтерії; 8 - клостридії; 9 - Бацили; 10 - вібріони; 11 - спірили; 12 - трепонеми; 13 - Борелії; 14 - лептоспіри; 15 - актиноміцети; 16 - розташування джгутиків: а -монотрих; б- лофотріх; в -амфітріх, г –перитріх

Серед паличкоподібних форм, що утворюють суперечки (бацили), розрізняють бацили (9 ) та клостридії (8 ). Бацили, за винятком Вас. anthracis, рухомі. Бацили - аероби. У бацил суперечки не перевищують товщини вегетативної клітини. Клостридії – анаероби. Суперечки товщі вегетативної клітини. Такі форми нагадують веретено, ракетку, лимон, барабанну паличку. Клостридії беруть участь у багатьох процесах у природі. Є збудниками анаеробних інфекцій. Викликають амоніфікацію білкових речовин, сечовини. Розкладають фосфорорганічні сполуки. Фіксують молекулярний азот та ін.

Палички, як і коки, можуть розташовуватися попарно або ланцюжком. При поєднанні бактерій попарно утворюються дипло-бактерії,при такому ж з'єднанні бацил - диплобацили.Відповідно утворюються стрептобактеріїі стрептобацили,якщо клітини розташовуються ланцюжком. Зошит і пакетів паличкоподібні форми не утворюють, тому що вони діляться в одній площині, перпендикулярній до поздовжньої осі.

Звивисті форми мікробів визначають не тільки за довжиною та діаметром, а й за кількістю завитків. Вібріони(10)нагадують за формою кому. Спірили (11)- звивисті форми, що утворюють до 5 завитків. Спірохети- тонкі довгі звивисті форми з безліччю завитків. Вони займають проміжне положення між бактеріями та найпростішими. Мікобактерії- палички з бічними виростами (збудники туберкульозу, паратуберкульозу). Коринебактеріїнагадують мікобактерії, але відрізняються від них потовщеннями, що утворюються на кінцях, і включеннями зерен у цитоплазмі (дифтерійна паличка). НитчастіБактерії - багатоклітинні організми, що мають форму нитки. Міксобактерії- ковзні мікроби, що формою нагадують палички або веретено. Простекобактеріїможуть бути трикутної чи іншої форми. У деяких із них променева симетрія. Свою назву такі організми отримали за наявності гострокінцевих виростів – простік. Розмножуються вони розподілом, або брунькуванням.

Розміри.Розміри мікроорганізмів визначаються мікрометрах (мкм) (10 -6 м у системі СІ). Діаметр кулястих форм 0,7-1,2 мкм; довжина паличкоподібних 1,6-10 мкм, ширина 0,3-1 мкм. Віруси - ще дрібніші істоти. Їхні розміри визначаються в нанометрах (1 нм = 10 -9 м). Нитчасті форми мікробів досягають довжини кілька десятків мікрометрів. Щоб уявити розміри цих істот, досить сказати, що у одній краплі води може вміщатися кілька мільйонів чи мільярдів мікроорганізмів.

Будова.Бактеріальна клітина складається з оболонки, зовнішній шарякою називається клітинна стінка, а внутрішній - цитоплазматична мембрана, а також цитоплазми з включеннями та нуклеоїда. Є додаткові структури: капсула, мікрокапсула, слиз, джгутики, пилки, плазміди; деякі бактерії у несприятливих умовах здатні утворювати суперечки.

Клітинна стінка - міцна, пружна структура, що надає бактерії певної форми і разом з підлягаючою цитоплазматичною мембраною «стримує» високий осмотичний тиск у бактеріальній клітині. Вона захищає клітину від дії шкідливих факторів зовнішнього середовища, бере участь у процесі її розподілу та транспортування метаболітів.

Найбільш товста клітинна стінка у грампозитивних бактерій (до 50-60 нм); у грамнегативних бактерій вона становить 15-20 нм.

У клітинній стінці грампозитивних бактерій міститься небагато полісахаридів, ліпідів, білків. Основним компонентом клітинної стінки грампозитивних бактерій є багатошаровий пептидоглікан(Муреїн, мукопептид), що становить 40-90% її маси. У грамнегативних бактерій кількість пептидоглікану в клітинній стінці - 5-20%.

Цитоплазматична мембранаприлягає до внутрішньої поверхніклітинної стінки бактерій і оточує зовнішню частину цитоплазми. Вона складається з подвійного шару ліпідів, а також інтегральних білків, що пронизують її наскрізь. Цитоплазматична мембрана бере участь у регуляції осмотичного тиску, транспорті речовин та енергетичному метаболізмі клітини.

Цитоплазмабактеріальної клітини являє собою напіврідку, в'язку, колоїдну систему . Цитоплазма займає основний обсяг бактеріальної клітини і складається з розчинних білків, рибонуклеїнових кислот, включень та численних дрібних гранул. - рибосом. У цитоплазмі є різні включення у вигляді гранул глікогену, полісахаридів, жирних кислотта поліфосфатів (волютин).

Місцями цитоплазма пронизана мембранними структурами. мезосомами , які походять від цитоплазматичної мембрани та зберегли з нею зв'язок. Мезосоми виконують різні функції, у яких і у пов'язаній із нею цитоплазматичної мембрані розташовані ферменти, що у енергетичних процесах - у постачанні клітини енергією.

Рибосомирозпорошені в цитоплазмі у вигляді дрібних гранул розміром 20-30 нм; рибосоми складаються приблизно наполовину з РНК та білка. Рибосоми відповідальні за синтез клітинного білка. У бактеріальній клітині їх може бути 5-50 тис.

Нуклеоїд - еквівалент ядра у бактерій Він розташований у цитоплазмі бактерій у вигляді двонитчастої ДНК, замкнутої в кільце і щільно укладеної на кшталт клубка. На відміну від ядра еукаріотів нуклеоїд бактерій не має ядерної оболонки, ядерця та основних білків (гістонів). Зазвичай у бактеріальній клітині міститься одна хромосома, представлена замкненою в кільце молекулою ДНК.

Крім нуклеоїду в бактеріальній клітині можуть бути позахромосомні фактори спадковості. плазміди , ковалентно замкнуті кільця ДНК і здатні до реплікації незалежно від бактеріальної хромосоми.

Капсула- слизова структура, що міцно пов'язана з клітинною стінкою бактерій і має чітко окреслені зовнішні межі. Зазвичай капсула складається з полісахаридів, іноді поліпептидів, наприклад, у сибірковій бацили. Капсула перешкоджає фагоцитозу бактерій. Капсули притаманні деяким видам бактерій або можуть утворюватися при попаданні мікроба до макроорганізму.

ДжгутикиБактерій визначають рухливість клітини. Джгутики є тонкими нитками, що беруть початок від цитоплазматичної мембрани, вони прикріплені до цитоплазматичної мембрани і клітинної стінки спеціальними дисками, мають більшу довжину, ніж сама клітина. Вони складаються з білка – флагеліну, закрученого у вигляді спіралі.

Ворсинки,або пили (фімбрії) , - ниткоподібні утворення, більш тонкі та короткі, ніж джгутики. Пили відходять від поверхні клітини та складаються з білка піліну. Вони відповідальні за прикріплення бактерій до клітини, що вражається, за харчування, водно-сольовий обмін; статеві пили (F-пили)характерні для про «чоловічих» клітин-донорів.

Спори - своєрідна форма тих, що покояться грампозитивнихбактерій, що утворюються у зовнішньому середовищі за несприятливих умов існування бактерій (висушування, дефіцит поживних речовин та ін.). Процес спороутворення проходить кілька стадій, протягом яких частина цитоплазми та хромосоми відокремлюються, оточуються цитоплазматичною мембраною; утворюється проспора, потім формується багатошарова, погано проникна оболонка, що надає суперечці стійкість до температури та інших несприятливих факторів. При цьому всередині однієї бактерії утворюється одна суперечка. Спороутворення сприяє збереженню виду і не є способом розмноження, як гриби. Суперечки бактерій можуть довго зберігатися у ґрунті (збудники сибірки та правця - десятки років). У сприятливих умовах суперечки проростають, причому з однієї суперечки утворюється одна бактерія.

Рухливість.Кулясті бактерії, як правило, нерухомі. Паличкоподібні бактерії бувають рухливими, так і нерухомими. Вигнуті та спіралеподібні бактерії рухливі. Рух бактерій здійснюється за допомогою джгутиків. Джгутики можуть здійснювати обертальні рухи. Наявність джгутиків, їх розташування є постійною для виду ознакою і мають діагностичне значення. Швидкість пересування велика: за секунду клітина зі джгутиками може пройти відстань у 20-50 разів більша, ніж довжина її тіла.

Джгутики розташовуються на поверхні тіла бактерій поодинці - монотрихіальне джгутикування, пучком на одному кінці клітини - лофотріхіальне, пучком на обох кінцях клітини - амфітріхіальне; вони можуть знаходитися на всій поверхні клітини. перитрихіальне джгутикування. При несприятливих умовах життя, при старінні клітини, при механічному впливірухливість може бути втрачена.

Подібна інформація.

Бактерії – мікроскопічні одноклітинні організми. Будова бактеріальної клітини має особливості, що є причиною виділення бактерій в окреме царство живого світу.

Оболонки клітини

Більшість бактерій має три оболонки:

клітинна мембрана;
клітинна стінка;
слизова капсула.

Безпосередньо із вмістом клітини – цитоплазмою, стикається клітинна мембрана. Вона тонка та м'яка.

Клітинна стінка – щільна, товстіша оболонка. Її функція - захист та опора клітини. Клітинна стінка та мембрана мають пори, через які в клітину надходять необхідні їй речовини.

Багато бактерій мають слизову капсулу, яка виконує захисну функцію та забезпечує злипання з різними поверхнями.

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

Саме завдяки слизовій оболонці стрептококи (один із видів бактерій) прилипають до зубів і викликають карієс.

Цитоплазма

Цитоплазма – це внутрішній вміст клітини. На 75% складається із води. У цитоплазмі знаходяться включення – краплі жиру та глікогену. Вони є запасними поживними речовинамиклітини.

Мал. 1. Схема будови бактеріальної клітини.

Нуклеоїд

Нуклеоїд означає «подібний до ядра». У бактерій немає справжнього, або, як ще кажуть, оформленого ядра. Це означає, що у них немає ядерної оболонки та ядерного простору, як у клітин грибів, рослин та тварин. ДНК знаходиться у цитоплазмі.

Функції ДНК:

зберігає спадкову інформацію;
реалізує цю інформацію, керуючи синтезом білкових молекул, притаманних цього виду бактерій.

Відсутність істинного ядра – найважливіша особливість бактеріальної клітини.

Органоїди

На відміну від клітин рослин та тварин, бактерії не мають органоїдів, побудованих з мембран.

Але клітинна мембрана бактерій у деяких місцях проникає до цитоплазми, утворюючи складки, які називаються мезосомою. Мезосома бере участь у розмноженні клітини та обміні енергії та як би замінює мембранні органоїди.

Єдиний органоїд, що є у бактерій – рибосоми. Це маленькі тільця, які розміщені у цитоплазмі та синтезують білки.

У багатьох бактерій є джгутик, за допомогою якого вони переміщуються в рідкому середовищі.

Форми бактеріальних клітин

Форма клітин бактерій різна. Бактерії як кулі називаються коками. У вигляді коми – вібріонами. Паличкоподібні бактерії – бацили. Спірили мають вигляд хвилястої лінії.

Мал. 2. Форми клітин бактерій.

Бактерії можна побачити лише під мікроскопом. Середні розміри клітки 1-10 мкм. Зустрічаються бактерії завдовжки до 100 мкм. (1 мкм = 0,001 мм).

Спороутворення

При настанні несприятливих умов бактеріальна клітина перетворюється на сплячий стан, що називається спорою. Причинами спороутворення можуть бути:

знижені та підвищені температури;
посуха;
нестача харчування;
небезпечні життя речовини.

Перехід відбувається швидко, протягом 18-20 годин, а перебувати клітка може спори може сотні років. При відновленні нормальних умов бактерія за 4-5 годин проростає зі суперечки та переходить у звичайний режимжиттєдіяльності.

Мал. 3. Схема утворення суперечки.

Розмноження

Бактерії розмножуються поділом. Період від народження клітини до її розподілу становить 20-30 хвилин. Тому бактерії поширені Землі.

Що ми дізналися?

Ми дізналися, що, загалом, клітини бактерій подібні до клітин рослин і тварин, вони мають мембрану, цитоплазму, ДНК. Основною відмінністю бактеріальних клітин є відсутність оформленого ядра. Тому бактерії називають доядерними організмами (прокаріотами).

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.1. Усього отримано оцінок: 295.