Структурата на бактериалната клетка

От гледна точка на съвременната наука, прокариотите имат примитивна структура. Но именно тази „непретенциозна“ помага да се оцелее в най -неочакваните условия. Например, в източници на сероводород или на атомни тренировъчни площадки. Учените изчислиха, че общата маса на всички земни микроорганизми е 550 милиарда тона.

Бактериите имат едноклетъчна структура. Но това не означава, че бактериалните клетки пасат пред животински клетки или растения. Микробиологията вече има знания за стотици хиляди видове микроорганизми. Представители на Science Daily обаче отварят новите си видове и функции.

Не е чудно, че за пълното развитие на повърхността на Земята микроорганизмите трябва да приемат различни форми:

• Коки - топки;
• Streptococci - вериги;
• Bacilli - пръчки;
• вибрации - извити запетаи;
• Спирилите са спирали.

Размерът на бактериите се измерва в нанометри и микрометри. Средната им стойност е 0,8 µm. Но сред тях има гигантски прокариоти, достигащи 125 µm и повече. Истинските гиганти сред лилипутите са парфюми с дължина 250 μm. Сега сравнете с тях размера на най-малката прокариотична клетка: MyCoplasmas „растат“ само малко и достигнете 0,1-0,15 μm в диаметър.

Струва си да се каже, че гигантските бактерии не са толкова лесни за оцеляване в околната среда. За тях е трудно да намерят достатъчно хранителни вещества за успешното изпълнение на тяхната функция. Но тогава те не са лесна плячка за председателите на бактерии, които се хранят с своите братя-уникелучни микроорганизми, „течащи“ и ги ядат.

Външната структура на бактериите

Клетъчна стена

• Клетъчната стена на бактериалната клетка е защитата и подкрепата за нея. Той дава своя микроорганизъм, специфична форма.
• Клетъчната стена е пропусклива. Хранителните вещества преминават през него през него и метаболизъм продукти (метаболизъм) навън.
• Някои видове бактерии произвеждат специална слуз, която наподобява капсула, която ги предпазва от сушене.
• Някои клетки имат флагла (една или повече) или вили, които им помагат да се движат.
• В бактериални клетки, които, когато се оцветяват според грам, придобиват розов цвят (Грама -негативно), клетъчната стена е по -тънка, мултислойна. Ензимите, поради които се настъпва разграждането на хранителните вещества,.
• В бактерии, които, когато са оцветени според грам, придобиват виолетов цвят (Grampathic), клетъчната стена е дебела. Хранителните вещества, които влизат в клетката, са разделени в периплазменото пространство (пространството между клетъчната стена и цитоплазната мембрана) чрез хидролитични ензими.
• На повърхността на клетъчната стена има многобройни рецептори. Клетъчни убийци - към тях са прикрепени фаги, колицини и химически съединения.
• Стенните липопротеини при някои видове бактерии са антигени, наречени токсини.
• С продължително лечение с антибиотици и по редица други причини, някои клетки губят черупката си, но запазват способността да се възпроизвеждат. Те придобиват закръглена форма на форма и могат да продължат дълго време в човешкото тяло (коки или туберкулозни пръчки). Нестабилните L-форми имат възможност да вземат първоначалния си вид (обръщане).

Капсула

При неблагоприятни условия на околната среда бактериите образуват капсула. Микрокапсулата се приляга плътно към стената. Може да се види само в електронен микроскоп. MacroPapsulu често се образува от патогенни микроби (пневмококи). В Klebsiella пневмония на макропапсул винаги се намира.

Капсул -подобна черупка

Капсул -подобна черупка е образование, което е незначително с клетъчната стена. Благодарение на бактериалните ензими, капсулната обвивка е покрита с въглехидрати (екзополисахариди) на външната среда, което гарантира, че залепването на бактерии с различни повърхности, дори напълно гладко. Например, стрептококите, влизащи в човешкото тяло, са в състояние да се придържат заедно със зъби и сърдечни клапани.

Функциите на капсулата са разнообразни:

• защита срещу агресивни условия на околната среда,
• Осигуряване на адхезия (залепване) с човешки клетки,
• Притежавайки антигенни свойства, капсулата има токсичен ефект при въвеждане в жив организъм.

Флагела

• Някои бактериални клетки имат флагла (една или повече) или вили, които помагат да се движат. В състава на флагла има контрактилен протеинов флаглин.
• Броят на флагла може да бъде различен - един, куп жлези, жлези на различни краища на клетката или на цялата повърхност.
• Движението (произволно или ротационно) се извършва в резултат на въртящото се движение на флагла.
• Антигенните свойства на флагла имат токсичен ефект при заболяването.
• Бактериите, които нямат флагла, покрита с слуз, са в състояние да се плъзгат. Водните бактерии съдържа вакуоли в количество 40 - 60, пълни с азот.

Те осигуряват потапяне и изпъкване. В почвата бактериалната клетка се движи през почвените канали.

Пиеше

• Пиенето (вили, фимбрия) покрива повърхността на бактериалните клетки. Вилите е винтово -изкривена тънка половина от нишката с протеинова природа.
• Изпиха общ типОсигурете адхезия (залепване) с клетките на гостоприемника. Техният брой е огромен и е от няколкостотин до няколко хиляди. Всеки инфекциозен процес започва от момента на закрепване.
• Сексуалните пиехадопринасят за прехвърлянето на генетичен материал от донора на получателя. Тяхната сума от 1 до 4 до една клетка.

Цитоплазмена мембрана

• Цитоплазмената мембрана е разположена под клетъчната стена и е липопротеин (до 30% липиди и до 70% протеини).
• Различните бактериални клетки имат различен липиден състав на мембраните.
• Мембранните протеини изпълняват много функции. Функционални протеиниса ензими, благодарение на които на цитоплазмената мембрана има синтез на различните му компоненти и други.
• Цитоплазмената мембрана се състои от 3 слоя. Двойният фосфолипиден слой се прониква от глобулин, който осигурява транспортиране на вещества в бактериална клетка. В случай на нарушение на своята работа, клетката умира.
• Цитоплазмената мембрана участва в образуването на спори.

Вътрешната структура на бактериите

Цитоплазма

Цялото съдържание на клетката, с изключение на ядрото и клетъчната стена, се нарича цитоплазма. В течността, подструктурната фаза на цитоплазмата (матрица) има рибозоми, мембранни системи, митохондрии, пластис и други структури, както и резервни хранителни вещества. Цитоплазмата има изключително сложна, тънка структура (слоеста, гранулирана). Използвайки електронен микроскоп, се разкриват много интересни детайли на клетъчната структура.

Външният липилозален слой на протопласта на бактериите, който има специални физически и химични свойства, се нарича цитоплазмена мембрана. Вътре в цитоплазмата има всички жизненоважни структури и органели. Цитоплазмената мембрана играе много важна роля - регулира потока от вещества в клетката и освобождаването на метаболитни продукти. Чрез мембраната хранителните вещества могат да влязат в клетката в резултат на активен биохимичен процес с участието на ензимите.

В допълнение, в мембраната има синтез на някои компоненти на клетката, главно компоненти на клетъчната стена и капсула. И накрая, в цитоплазмената мембрана има най -важните ензими (биологични катализатори). Подреденото подреждане на ензимите на мембраните ви позволява да регулирате тяхната активност и да предотвратите унищожаването на някои ензими от други. Рибозомите са свързани с мембранните структурни частици, върху които се синтезира протеин. Мембраната се състои от липопротеини. Той е достатъчно силен и може да гарантира временно съществуване на клетка без черупка. Цитоплазмената мембрана е до 20% от сухата маса на клетката.

В електронни фотографии на тънки участъци от бактерии цитоплазмената мембрана изглежда е непрекъсната степен от около 75а, състояща се от лек слой (липид), сключен между два по -тъмни (протеини). Всеки слой има ширина 20-30A. Такава мембрана се нарича елементарна.

Гранули

Цитоплазмата на бактериалните клетки често съдържат гранули с различни форми и размери. Тяхното присъствие обаче не може да се счита за някакъв постоянен признак на микроорганизъм, обикновено то до голяма степен се свързва с физическите и химичните условия на околната среда.

Много цитоплазмени включвания се състоят от съединения, които служат като източник на енергия и въглерод. Тези резервни вещества се образуват, когато тялото е снабдено с достатъчно количество хранителни вещества и, обратно, се използва, когато тялото влезе в условията, по -малко благоприятни във връзка с храненето.

В много бактерии гранулите се състоят от нишесте или други полизахариди - гликоген и гранулсис. В някои бактерии, когато растат на богати захари, в клетката се намират капчици мазнини. Друг широко разпространен тип гранулирани включвания е доброволците (метроматинови гранули). Тези гранули се състоят от полиметафосфат (резервно вещество, включително остатъци от фосфорна киселина). Полиметафосфатът служи като източник на фосфатни групи и енергия за тялото. Бактериите по -често натрупват доброволци в необичайни хранителни условия, например, в среда, която не съдържа сяра. В цитоплазмата на някои серни бактерии има капки сяра.

Мезозоми

Между плазмената мембрана и клетъчната стена има връзка под формата на десмоза - мостове. Цитоплазмената мембрана често дава инвагинация - улавяне вътре в клетката. Те се образуват в специалните мембранни структури на цитоплазмата, наречени мезозоми.

Някои видове мезоза са тяло, отделено от цитоплазмата на собствената им мембрана. В такива мембранни торбички са опаковани многобройни мехурчета и тубули. Тези структури изпълняват различни функции в бактериите. Една от тези структури е аналозите на митохондриите.

Други изпълняват функциите на Znsdoplasmic Network или Apall Golgi. Чрез нахлуване на цитоплазмената мембрана се образува и фотосинтетичен апарат на бактериите. След комбиниране на цитоплазмата на мембраната, тя продължава да расте и образува купчини, които по аналогия с гранули на растителните хлоропласти се наричат ​​тилакоидни стекове. В тези мембрани често запълвайки по -голямата част от цитоплазмата на бактериалната клетка, пигментите (бактериохлорофил, каротеноидите) и ензимите (цитохроми), които осъществяват процеса на фотосинтеза, са локализирани.

Нуклеоид

Бактериите нямат такова ядро ​​като най -високите организми (еукариоти), но неговият аналог е „ядрен еквивалент“ - нуклеоид, който е еволюционно по -примитивна форма на организация на ядрено вещество.Състои се от един клип в пръстен на два -pill -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pi -pill - -length 1.6 -nm DNA нишка , която се счита за единична бактериална хромозома, или генофар. Нуклеоидът в прокариотите не е ограничен от останалата част от клетката с мембрана - няма ядрена обвивка.

Структурата на нуклеоидните структури включва РНК полимераза, основните протеини и няма хистони- хромозомата е фиксирана върху цитоплазмената мембрана и в грам-положителни бактерии- върху мезозозовото. Бактериалната хромозома се репликира по поликонсервативен начин: Двойната спирала на родителската ДНК се върти и върху матрицата на всяка полинуклеотидна верига се сглобява нова допълваща верига на всяка полинуклеотидна верига. Нуклеоидът няма митотичен апарат и различието на субсидиаците се осигурява от растежа на цитоплазмената мембрана.

Бактериално ядро ​​- диференцирана структура. В зависимост от етапа на развитие на нуклеоидната клетка, тя може да бъде дискретна (периодична) и да се състои от отделни фрагменти. Това се дължи на факта, че разделянето на бактериалната клетка във времето се осъществява след приключване на цикъла на репликация на ДНК молекулата и проектирането на хромозоми на дъщерните дружества.

Основният обем на генетичната информация на бактериалната клетка е концентриран в нуклеоид. В допълнение към нуклеоидите, в клетките на много бактерии са открити допълнително -монетни генетични елементи - плазмиди, представени от малки пръстеновидни ДНК молекули, способни да репликация на автономна репликация.

Плазмиди

Плазмидите са автономни молекули, сгънати в пръстен, двукратна ДНК. Масата им е много по -малка от масата на нуклеотид. Въпреки факта, че наследствената информация е кодирана в ДНК на плазмид, те не са жизненоважни и необходими за бактериалната клетка.

Рибозоми

Цитоплазмата на бактериите съдържа рибозоми-протеин-синтетици с диаметър 200а. В клетката има повече от хиляда. Рибозомите на РНК и протеини са. В бактериите много рибозоми са разположени свободно в цитоплазмата, някои от тях могат да бъдат свързани с мембрани.

Рибозомите са центрове на синтеза на протеини в клетката. Освен това те често са взаимосвързани, образувайки единици, наречени полирипозоми или полизоми.

Включвания

Включения - продукти на метаболизма на ядрените и ядрените клетки. Са доставки на хранителни вещества: гликоген, нишесте, сяра, полифосфат (валута) и други. Включения често при рисуване придобиват различен вид от цвета на багрилото. По валута можете да диагностицирате Diphtheria Stick.

Какво липсва в бактериите клетки?

Тъй като бактерия е прокариотичен микроорганизъм, винаги няма органоиди в бактериите клетки, които са присъщи на еукариотичните организми:

• Apparat Golgie, който помага на клетката чрез натрупване на ненужни вещества и впоследствие ги премахва от клетката;
• Каретите, съдържащи се само в растителните клетки, определят оцветяването им, а също така играят значителна роля във фотосинтезата;
• лизозоми със специални ензими и подпомагане на разпадането на протеини;
• Митохондриите осигуряват на клетките необходимата енергия, а също така участват в репродукцията;
• Ендоплазмена мрежа, която осигурява транспорт в цитоплазмата на определени вещества;
• Клетъчен център.

Също така си струва да се помни, че бактериите нямат клетъчна стена, следователно не могат да се появят процеси като пиноцитоза и фагоцитоза.

Характеристики на бактериалните процеси

Като специални микроорганизми, бактериите са адаптирани към съществуването при такива условия, когато кислородът може да отсъства. И самото им дишане се случва за сметка на мезосите. Също така е много интересно, че зелените организми са способни на същата фотосинтеза като растенията. Но е важно да се вземе предвид фактът, че в растенията процесът на фотографската е в хлоропластите и в бактериите на мембраните.

Възпроизвеждането в бактериалната клетка се случва примитивен начин. Узрелената клетка е разделена на две, след известно време те достигат зрялост и този процес се повтаря. При благоприятни условия може да настъпи промяна от 70-80 поколения на ден. Важно е да запомните, че поради неговата структура такива методи за възпроизвеждане като митоза и мейоза не са достъпни за бактериите. Те са присъщи само на еукариотични клетки.

Известно е, че формирането на спорове е един от няколко начина за разпространение на гъби и растения. Но бактериите също знаят как да формират спорове, които са присъщи на някои от техните видове. Те имат тази способност да изпитват особено неблагоприятни условия, които могат да бъдат опасни за живота им.

Такива видове са известни, които могат да оцелеят дори при космически условия. Никакви живи организми не могат да повторят това. Бактериите станаха предците на живота на земята поради простотата на тяхната структура. Но фактът, че те съществуват и до днес, показва колко са важни за света около нас. С помощта си хората могат да се приближат възможно най -близо до отговора на въпроса за произхода на живота на земята, постоянно изучават, бактерии и научават нещо ново.

Най -интересните и вълнуващи факти за бактериите

Стафилококи бактерии жадуват човешка кръв

Staphylococcus aureus staphylococcus е често срещан тип бактерии, който засяга около 30 процента от всички хора. При някои хора той е част от микробиом (микрофлора) и се намира както вътре в тялото, така и върху кожата, или в устната кухина. Въпреки че има безобидни щамове Staphylococcus, други, като метицилин-устойчив златен Staphylococcus (метицилин-ремистант Staphylococcus aureus), създават сериозни здравословни проблеми, включително кожни инфекции, сърдечно-съдови заболявания, менингит и дигитативни системни заболявания.

Изследователи от Университета на Wanderbilt установяват, че бактериите Staphylococcus предпочитат човешката кръв в сравнение с животинската кръв. Тези бактерии не са безразлични към желязото, съдържащо се в хемоглобин, открит в червените кръвни клетки. Златният стафилокок разкъсва кръвни клетки, за да стигне до желязо вътре в тях. Смята се, че генетичните вариации на хемоглобина могат да направят някои хора по -желани за бактериите Staphylococcus от други.

Бактериите причиняват дъжд

Изследователите са открили, че бактериите в атмосферата могат да играят определена роля в производството на дъжд и други форми на валежи. Този процес започва, когато бактериите от растенията се прехвърлят от вятъра в атмосферата. На височина около тях се образува лед и те започват да растат. Щом замразените бактерии достигнат определен праг на растеж, ледът започва да се стопи и се връща на земята под формата на дъжд. Бактериите от вида Psoodomonas syringae дори са открити в центъра на големи градушки частици. Те произвеждат специален протеин в клетъчните мембрани, което ви позволява да свързвате вода по уникален начин, допринасяйки за образуването на лед.

Борбата срещу бактериите, провокиращи акне

Изследователите разкриха, че някои щамове от бактерии, причиняващи акне, всъщност могат да помогнат за предотвратяване на акне. Бактерията, която причинява акне - пропионибактерий Acnes живее в порите на кожата ни. Когато тези бактерии провокират имунен отговор, зоната набъбва по кожата и се образува акне.

Установено е обаче, че някои щамове на бактериите са по -малко вероятно да причинят акне. Тези щамове могат да бъдат причината хората със здрава кожа рядко да имат акне. Изучаване на гените на Propionibacterium acnes, събрани от хора с акне и здрава кожа, изследователите идентифицират щам, който е често срещан при чистата кожа и рядко се срещат върху кожата с акне. Бъдещите проучвания ще включват опити за разработване на лекарство, което убива пропионибактерий acnes, което причинява причини за акне.

Бактериите на венците могат да доведат до сърдечно -съдови заболявания

Кой би си помислил, че редовните зъби могат да помогнат за предотвратяване на сърдечни заболявания? Преди това проучванията разкриват връзка между заболяването на венците и сърдечно -съдовите заболявания. Сега учените са открили специфична връзка между тези заболявания.

Предполага се, че както бактериите, така и хората произвеждат определени видове протеини, наречени стресови протеини. Тези протеини се образуват, когато клетките изпитват различни видове стрес състояния. Когато човек има инфекция на венците, клетките на имунната система започват да атакуват бактерии. Бактериите произвеждат стресови лъчи по време на атака, а белите кръвни клетки също атакуват стресовите лъчи.

Проблемът е, че белите кръвни клетки не може. В резултат на това клетките на имунната система също атакуват стресови протеини, произведени от организма, което причинява натрупването на левкоцити в артериите и води до атеросклероза. Калцираното сърце е основната причина за сърдечно -съдовите заболявания.

Почвените бактерии подобряват обучението

Знаехте, че времето, прекарано в градината или работата в градината, може да ви помогне да научите по -добре? Според изследователите, почвената бактерия mycobacterium vaccae е в състояние да подобри обучението при бозайници.

Вероятно тези бактерии влизат в нашето тяло чрез преглъщане или чрез дишане. Според учените, бактерията mycobacterium vaccae подобрява обучението, стимулирайки растежа на мозъчните неврони, което води до повишаване на нивата на серотонин и намаляване на тревожността.

Изследването се провежда с помощта на мишки, които се хранят с живи бактерии mycobacterium vaccae. Резултатите показват, че мишки, които консумират бактерии, движени от лабиринт много по -бързо и с по -ниско ниво на тревожност от мишки, които не ядат бактерии. Учените предполагат, че Mycobacterium vaccae играе роля за подобряване на решението на новите проблеми и намаляването на нивото на стрес.

Бактериални захранващи машини

Изследователи от Националната лаборатория Аргон откриха, че бактериите Bacillus subtilis имат способността да въртят много малки предавки. Тези бактерии са аеробни, тоест се нуждаят от кислород за растеж и развитие. Когато се поставят в разтвор с микропериран въздух, бактериите плуват в зъбите на предавката и го карат да се върти в определена посока.

Необходими са няколкостотин бактерии, работещи в унисон, за да се започне въртенето на предавката. Установено е също, че бактериите могат да въртят няколко взаимосвързани предавки. Изследователите успяха да контролират скоростта, с която бактериите завъртяха предавките, регулирайки количеството кислород в разтвора. Намаляването на количеството кислород доведе до забавяне на бактериите. Отстраняването на кислород ги кара да спрат напълно да се движат.