Z pohledu moderní vědy mají prokaryota primitivní strukturu. Ale právě tato „nenáročnost“ jim pomáhá přežít v těch nejneočekávanějších podmínkách. Například ve zdrojích sirovodíku nebo na jaderných testovacích místech. Vědci vypočítali, že celková hmotnost všech pozemských mikroorganismů je 550 miliard tun.
Bakterie jsou jednobuněčné. To ale neznamená, že se bakteriální buňky poddávají živočišným nebo rostlinným buňkám. Mikrobiologie již má znalosti o stovkách tisíc druhů mikroorganismů. Přesto zástupci vědy denně objevují jejich nové typy a rysy.
Není divu, že pro úplný vývoj zemského povrchu musí mít mikroorganismy různé podoby:
Velikost bakterií se měří v nanometrech a mikrometrech. Jejich průměrná hodnota je 0,8 µm. Ale mezi nimi jsou obří prokaryota dosahující 125 mikronů a více. Skutečnými obry mezi trpaslíky jsou spirochety dlouhé 250 mikronů. Nyní s nimi porovnejte velikost nejmenší prokaryotické buňky: mykoplazmata docela "rostou" a dosahují průměru 0,1-0,15 mikronů.
Stojí za zmínku, že pro bakteriální giganty není tak snadné přežít v prostředí. Je pro ně obtížné najít pro sebe dostatek živin k úspěšnému plnění své funkce. Ale na druhou stranu nejsou snadnou kořistí pro predátorské bakterie, které se živí svými protějšky - jednobuněčnými mikroorganismy, „protékajícími“ a požírajícími je.
Za nepříznivých podmínek prostředí tvoří bakterie kapsli. Mikrokapsle pevně přilne ke stěně. Je vidět pouze elektronovým mikroskopem. Makrokapsle je často tvořena patogenními mikroby (pneumokoky). U Klebsiella pneumonia se vždy najde makrokapsle.
Skořápka podobná tobolce je útvar volně spojený s buněčnou stěnou. Díky bakteriálním enzymům je obal podobný tobolce pokryt sacharidy (exopolysacharidy) vnějšího prostředí, což zajišťuje přilnavost bakterií k různým povrchům, i zcela hladkým. Například streptokoky, které se dostanou do lidského těla, jsou schopny se slepit se zuby a srdečními chlopněmi.
Funkce kapsle jsou různé:
Poskytují potápění a výstup. V půdě se bakteriální buňka pohybuje půdními kanály.
Celý obsah buňky, s výjimkou jádra a buněčné stěny, se nazývá cytoplazma. Kapalná bezstrukturní fáze cytoplazmy (matrice) obsahuje ribozomy, membránové systémy, mitochondrie, plastidy a další struktury a také rezervní živiny. Cytoplazma má extrémně složitou, jemnou strukturu (vrstevnatou, zrnitou). Pomocí elektronového mikroskopu bylo odhaleno mnoho zajímavých detailů struktury buňky.
Vnější lipoproteinová vrstva bakteriálního protoplastu, která má speciální fyzikální a chemické vlastnosti, se nazývá cytoplazmatická membrána. Uvnitř cytoplazmy jsou všechny životně důležité struktury a organely. Cytoplazmatická membrána hraje velmi důležitou roli – reguluje tok látek do buňky a uvolňování metabolických produktů směrem ven. Přes membránu mohou živiny vstupovat do buňky jako výsledek aktivního biochemického procesu zahrnujícího enzymy.
Kromě toho je membrána syntézou některých složek buňky, zejména složek buněčné stěny a pouzdra. Konečně nejdůležitější enzymy (biologické katalyzátory) jsou umístěny v cytoplazmatické membráně. Uspořádané uspořádání enzymů na membránách umožňuje regulovat jejich aktivitu a zabránit destrukci některých enzymů jinými. K membráně jsou připojeny ribozomy, stavební kameny, na kterých se syntetizuje protein. Membrána je tvořena lipoproteiny. Je dostatečně silný a může poskytnout dočasnou existenci buňky bez obalu. Cytoplazmatická membrána tvoří až 20 % suché hmoty buňky.
Na elektronových fotografiích tenkých řezů bakterií se cytoplazmatická membrána jeví jako souvislý řetězec o tloušťce asi 75 Å, který se skládá ze světlé vrstvy (lipidů) uzavřené mezi dvěma tmavšími (proteiny). Každá vrstva má šířku 20–30A. Taková membrána se nazývá elementární.
Cytoplazma bakteriálních buněk často obsahuje granule různých tvarů a velikostí. Jejich přítomnost však nelze považovat za nějakou trvalou vlastnost mikroorganismu, obvykle je do značné míry spojena s fyzikálními a chemickými podmínkami prostředí.
Mnoho cytoplazmatických inkluzí je složeno ze sloučenin, které slouží jako zdroj energie a uhlíku. Tyto rezervní látky se tvoří při zásobování organismu dostatečným množstvím živin, a naopak se využívají při nástupu organismu do nutričně méně příznivých podmínek.
U mnoha bakterií jsou granule složeny ze škrobu nebo jiných polysacharidů, jako je glykogen a granulosa. Některé bakterie, když rostou na médiu bohatém na cukr, mají uvnitř buňky kapičky tuku. Dalším rozšířeným typem granulárních inkluzí je volutin (granule metachromatinu). Tyto granule jsou složeny z polymetafosfátu (rezervní látka včetně zbytků kyseliny fosforečné). Polymetafosfát slouží jako zdroj fosfátových skupin a energie pro tělo. Bakterie akumulují volutin častěji za neobvyklých nutričních podmínek, například na médiu, které neobsahuje síru. Kapky síry se nacházejí v cytoplazmě některých sirných bakterií.
Mezi plazmatickou membránou a buněčnou stěnou existuje spojení v podobě desmóz – můstků. Cytoplazmatická membrána často dává invaginace - výběžky do buňky. Tyto invaginace tvoří speciální membránové struktury v cytoplazmě zvané mesozomy.
Některé typy mezozomů jsou těla oddělená od cytoplazmy vlastní membránou. Uvnitř takových membránových váčků je zabaleno mnoho vezikul a tubulů. Tyto struktury plní v bakteriích různé funkce. Některé z těchto struktur jsou analogy mitochondrií.
Jiné plní funkce endoplazmatického retikula nebo Golgiho aparát. Invaginací cytoplazmatické membrány vzniká i fotosyntetický aparát bakterií. Po invaginaci cytoplazmy membrána dále roste a tvoří shluky, které se analogicky s granulemi rostlinných chloroplastů nazývají tylakoidní shluky. Tyto membrány, které často vyplňují většinu cytoplazmy bakteriální buňky, obsahují pigmenty (bakteriochlorofyl, karotenoidy) a enzymy (cytochromy), které provádějí proces fotosyntézy.
Bakterie nemají takové jádro jako u vyšších organismů (eukaryot), ale existuje jeho obdoba – „jaderný ekvivalent“ – nukleoid, což je evolučně primitivnější forma organizace jaderné hmoty. Skládá se z jednoho dvouvláknového řetězce DNA dlouhého 1,1–1,6 nm, uzavřeného v kruhu, který je považován za jeden bakteriální chromozom neboli genofor. Nukleoid u prokaryot není od zbytku buňky ohraničen membránou – chybí mu jaderná membrána.
Nukleoidní struktury zahrnují RNA polymerázu, bazické proteiny a žádné histony; chromozom je fixován na cytoplazmatickou membránu a u grampozitivních bakterií na mesozomy. Bakteriální chromozom se replikuje polykonzervativním způsobem: rodičovská dvoušroubovice DNA se rozvine a na templátu každého polynukleotidového řetězce se sestaví nový komplementární řetězec. Nukleoid nemá mitotický aparát a divergence dceřiných jader je zajištěna růstem cytoplazmatické membrány.
Bakteriální jádro je diferencovaná struktura. V závislosti na stadiu vývoje buňky může být nukleoid diskrétní (nespojitý) a sestávat z oddělených fragmentů. To je způsobeno skutečností, že dělení bakteriální buňky v čase se provádí po dokončení replikačního cyklu molekuly DNA a vytvoření dceřiných chromozomů.
Nukleoid obsahuje většinu genetické informace bakteriální buňky. V buňkách mnoha bakterií byly kromě nukleoidu nalezeny extrachromozomální genetické elementy, plazmidy, reprezentované malými kruhovými molekulami DNA schopnými autonomní replikace.
Plazmidy jsou autonomní molekuly stočené do kruhu dvouvláknové DNA. Jejich hmotnost je mnohem menší než hmotnost nukleotidu. Navzdory tomu, že dědičná informace je zakódována v DNA plazmidů, nejsou pro bakteriální buňku životně důležité a nezbytné.
Cytoplazma bakterií obsahuje ribozomy – částice syntetizující proteiny o průměru 200A. V kleci jich je více než tisíc. Ribozomy jsou tvořeny RNA a proteinem. U bakterií je mnoho ribozomů umístěno volně v cytoplazmě, některé z nich mohou být spojeny s membránami.
Ribozomy jsou centry syntézy bílkovin v buňce. Zároveň se často vzájemně kombinují a vytvářejí agregáty nazývané polyribozomy nebo polysomy.
Inkluze jsou metabolické produkty jaderných a nejaderných buněk. Představují zásobu živin: glykogen, škrob, síra, polyfosfát (valutin) atd. Při barvení získávají inkluze často jiný vzhled, než je barva barviva. Podle měny můžete diagnostikovat bacil záškrtu.
Vzhledem k tomu, že bakterie je prokaryotický mikroorganismus, mnoho organel v bakteriálních buňkách vždy chybí, které jsou charakteristické pro eukaryotické organismy:
Je také třeba si uvědomit, že bakterie nemají buněčnou stěnu, a proto nemohou probíhat procesy jako pinocytóza a fagocytóza.
Bakterie jsou speciální mikroorganismy a jsou přizpůsobeny k existenci v podmínkách, kdy může chybět kyslík. A úplně stejné dýchání v nich probíhá díky mezozomům. Je také velmi zajímavé, že zelené organismy jsou schopny fotosyntézy úplně stejně jako rostliny. Je však důležité vzít v úvahu skutečnost, že u rostlin probíhá proces fotosyntézy v chloroplastech, zatímco u bakterií na membránách.
K rozmnožování v bakteriální buňce dochází tím nejprimitivnějším způsobem. Zralá buňka se rozdělí na dvě, po nějaké době dosáhnou zralosti a tento proces se opakuje. Za příznivých podmínek může dojít ke změně 70-80 generací denně. Je důležité si uvědomit, že bakterie kvůli své struktuře nemají přístup k takovým metodám reprodukce, jako je mitóza a meióza. Jsou jedinečné pro eukaryotické buňky.
Je známo, že tvorba spor je jedním z několika způsobů, jak se houby a rostliny rozmnožují. Ale bakterie mohou také tvořit spory, což málokterý z jejich druhů dělá. Mají tuto schopnost, aby přežili zvláště nepříznivé podmínky, které mohou být životu nebezpečné.
Existují druhy, které jsou schopny přežít i ve vesmírných podmínkách. To nemůže zopakovat žádný živý organismus. Bakterie se staly předchůdci života na Zemi díky jednoduchosti jejich struktury. Ale skutečnost, že existují dodnes, ukazuje, jak jsou pro svět kolem nás důležité. Lidé se s jejich pomocí mohou co nejvíce přiblížit odpovědi na otázku původu života na Zemi, neustále studovat bakterie a učit se něco nového.
Zlatý stafylokok (Staphylococcus aureus) je běžný bakteriální druh, který infikuje asi 30 procent všech lidí. U některých lidí je součástí mikrobiomu (mikroflóry) a nachází se jak uvnitř těla, tak na kůži nebo v dutině ústní. Zatímco existují neškodné kmeny stafylokoků, jiné, jako je methicilin-rezistentní Staphylococcus aureus (methicilin-rezistentní Staphylococcus aureus), představují vážné zdravotní problémy, včetně kožních infekcí, kardiovaskulárních onemocnění, meningitidy a onemocnění trávicího systému.
Vědci z Vanderbilt University zjistili, že stafylokoky preferují lidskou krev před zvířecí. Tyto bakterie jsou součástí železa, které se nachází v hemoglobinu v červených krvinkách. Staphylococcus aureus trhá krvinky, aby se dostal k železu v nich. Předpokládá se, že genetické variace v hemoglobinu mohou způsobit, že někteří lidé jsou pro stafylokoky více žádoucí než jiní.
Vědci zjistili, že bakterie v atmosféře mohou hrát roli při produkci deště a jiných forem srážek. Tento proces začíná, když jsou bakterie z rostlin vyfouknuty do atmosféry větrem. Ve výšce se kolem nich tvoří led a začnou růst. Jakmile zmrzlé bakterie dosáhnou určitého prahu růstu, led začne tát a vrátí se na zem jako déšť. Bakterie druhu Psuedomonas syringae byly dokonce nalezeny ve středu velkých částeček krup. V buněčných membránách produkují speciální protein, který jim umožňuje jedinečným způsobem vázat vodu a podporovat tvorbu ledu.
Vědci zjistili, že určité kmeny bakterií způsobujících akné mohou skutečně pomoci předcházet akné. Bakterie, která způsobuje akné, Propionibacterium acnes, žije v pórech naší pokožky. Když tyto bakterie vyvolají imunitní odpověď, oblast na kůži oteče a vytvoří se pupínky.
Bylo však zjištěno, že některé kmeny bakterií méně pravděpodobně způsobují akné. Tyto kmeny mohou být důvodem, proč lidé se zdravou kůží zřídka dostanou akné. Studiem genů kmenů Propionibacterium acnes odebraných od lidí s akné a zdravou kůží vědci identifikovali kmen, který byl běžný u čisté pleti a vzácný u pleti náchylné k akné. Budoucí výzkum bude zahrnovat pokusy vyvinout lék, který zabíjí pouze kmeny bakterie Propionibacterium acnes způsobující akné.
Kdo by si pomyslel, že pravidelné čištění zubů může pomoci předcházet srdečním onemocněním? Předchozí studie nalezly souvislost mezi onemocněním dásní a kardiovaskulárním onemocněním. Nyní vědci našli konkrétní souvislost mezi těmito nemocemi.
Předpokládá se, že jak bakterie, tak lidé produkují určité typy proteinů nazývaných stresové proteiny. Tyto proteiny jsou produkovány, když buňky zažívají různé typy stresu. Když má člověk infekci dásní, buňky imunitního systému začnou útočit na bakterie. Bakterie při napadení produkují stresové proteiny a také bílé krvinky napadají stresové proteiny.
Problém je v tom, že bílé krvinky nedokážou rozlišit mezi stresovými proteiny produkovanými bakteriemi a těmi, které produkuje tělo. V důsledku toho buňky imunitního systému napadají i stresové proteiny produkované tělem, což způsobuje hromadění bílých krvinek v tepnách a vede k ateroskleróze. Zvápenatělé srdce je hlavní příčinou kardiovaskulárních onemocnění.
Věděli jste, že čas strávený na zahradě nebo zahradničení vám může pomoci lépe se učit? Podle vědců může půdní bakterie Mycobacterium vaccae zlepšit učení savců.
Je pravděpodobné, že se tyto bakterie dostávají do našeho těla požitím nebo dýcháním. Vědci naznačují, že bakterie Mycobacterium vaccae zlepšuje učení stimulací růstu mozkových neuronů, což vede ke zvýšení hladiny serotoninu a snížení úzkosti.
Studie byla provedena na myších krmených živými bakteriemi Mycobacterium vaccae. Výsledky ukázaly, že myši krmené bakteriemi procházely bludištěm mnohem rychleji a s menší úzkostí než myši, které bakterie nejedly. Vědci naznačují, že Mycobacterium vaccae hraje roli při zlepšování řešení problémů a snižování úrovně stresu.
Vědci z Argonne National Laboratory zjistili, že bakterie Bacillus subtilis má schopnost otáčet velmi malými převody. Tyto bakterie jsou aerobní, což znamená, že k růstu a vývoji potřebují kyslík. Když jsou umístěny v roztoku s mikrobublinami vzduchu, bakterie se vznášejí v zubech ozubeného kola a způsobí jeho otočení určitým směrem.
Ke spuštění otáčení ozubeného kola je zapotřebí několika stovek bakterií pracujících v souzvuku. Bylo také zjištěno, že bakterie mohou otočit několik vzájemně propojených ozubených kol. Vědci byli schopni řídit rychlost, jakou bakterie otáčely ozubenými koly, úpravou množství kyslíku v roztoku. Snížení množství kyslíku vedlo ke zpomalení bakterií. Odstranění kyslíku způsobí, že se úplně zastaví.
Navzdory své zdánlivé jednoduchosti jsou bakterie složité organismy. Bakteriální buňky se skládají z protoplastu a membrány.
Hlavními strukturálními složkami bakteriální buňky jsou: buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, cytoplazma s inkluzemi a jádro, zvané nukleoid. Bakterie mohou mít i další struktury: pouzdro, mikrokapsle, hlen, bičíky. Mnoho bakterií je schopno tvořit spory.
Buněčná stěna je silná, elastická struktura, která dává bakteriím určitý tvar a omezuje vysoký osmotický tlak ve stěně. Podílí se na procesu buněčného dělení a transportu metabolitů. Buněčná stěna bakterií obsahuje malé množství polysacharidů, lipidů a bílkovin. Buněčná stěna bakterií plní řadu funkcí: je vnější bariérou buňky, navazující kontakt mezi mikroorganismem a prostředím; s vysokým stupněm pevnosti odolává vnitřnímu tlaku protoplastu v hypotonickém roztoku.
Cytoplazmatická membrána je třívrstvá a obklopuje vnější část bakteriální cytoplazmy. Je nezbytným polyfunkčním strukturním prvkem buňky. Cytoplazmatická membrána tvoří 8-15 % suché hmoty buňky. Podílí se na regulaci osmotického tlaku, transportu látek a energetickém metabolismu buňky (vlivem enzymů elektronového transportního řetězce, ATPázy aj.). Na membráně jsou lokalizovány oxidační enzymy a enzymy transportující elektrony. Chemické složení cytoplazmatické membrány představuje protein-lipidový komplex, ve kterém proteiny tvoří 50-70%, lipidy - 15-50%. V cytoplazmatické membráně některých bakterií bylo nalezeno malé množství sacharidů. Fosfolipidy jsou hlavní lipidovou složkou membrány. Proteinovou frakci cytoplazmatické membrány představují strukturní proteiny s enzymatickou aktivitou.
Fluidně-mozaikový model membrán patří ke struktuře cytoplazmatické membrány bakterií. Podle tohoto modelu je membrána tvořena tekutou biovrstvou lipidů, která zahrnuje asymetricky uspořádané proteinové molekuly.
Cytoplazma bakterií zabírá většinu buňky a skládá se z rozpustných proteinů. Cytoplazmu představují strukturní prvky: ribozomy, inkluze a nukleoid. Ribozomy prokaryot mají sedimentační konstantu 70S. Průměr ribozomu je 15 - 20 nm. Počet ribozomů v bakteriální buňce může být různý. V rychle rostoucí buňce Escherichia coli je tedy asi 15 000 ribozomů. Proces biosyntézy proteinů v buňce provádějí polysomy. Někdy polyzom obsahuje několik desítek ribozomů.
Nukleoid (formace podobná jádru) je ekvivalentem jádra u bakterií. Nukleoid se nachází v centrální zóně bakterií ve formě dvouřetězcové DNA, uzavřené v prstenci a těsně sbalené jako spirála. Na rozdíl od eukaryot nemá bakteriální jádro jaderný obal, jadérko ani hlavní proteiny. Bakteriální buňka často obsahuje jeden chromozom, reprezentovaný molekulou DNA uzavřenou v kruhu. Nukleoid je detekován pod světelným mikroskopem po barvení DNA pomocí Feulgenových nebo Giemsových metod.
Některé bakterie (pneumokoky apod.) tvoří pouzdro – slizniční útvar, pevně spojený s buněčnou stěnou, s jasně definovanými vnějšími hranicemi. V čistých kulturách bakterií se pouzdro tvoří méně často. Detekuje se speciálními metodami barvení, které vytvářejí negativní kontrast látky kapsle. Tobolka se skládá z polysacharidů, někdy polypeptidů. Pouzdro je hydrofilní a zabraňuje fagocytóze bakterií. Mnoho bakterií tvoří mikrokapsli - slizniční útvar, který je detekován elektronovou mikroskopií.
Hlavní funkcí kapsle je ochranná. Chrání buňku před působením různých druhů nepříznivých faktorů prostředí. U mnoha bakterií je pouzdro zvenčí pokryto hlenem. U půdních mikroorganismů v horkém aridním klimatu chrání slizniční vrstva buňku před vysycháním.
V protoplastu se rozlišuje cytoplazma, útvary podobné jádru a různé inkluze.
Cytoplazma (protoplazma) má velmi složité, měnící se chemické složení. Hlavní chemické sloučeniny cytoplazmy jsou proteiny, nukleové kyseliny, lipidy; obsahuje velké množství vody. mikrobiologická prokaryotní bakteriální buňka
Tenká povrchová vrstva cytoplazmy přiléhající k membráně, hustší než zbytek její hmoty, se nazývá cytoplazmatická membrána (obr. 2). Je semipermeabilní a hraje důležitou roli při výměně látek mezi buňkou a prostředím. Cytoplazmatická membrána se skládá ze tří vrstev: jedné lipidové vrstvy a dvou proteinových vrstev, které k ní na obou stranách přiléhají. Obsahuje 60-65% bílkovin a 35-40% lipidů; obsahuje mnoho enzymů.
Moderní metody výzkumu pomocí elektronového mikroskopu ukázaly, že cytoplazma je nehomogenní. Kromě bezstrukturní polotekuté viskózní hmoty, která je v koloidním stavu, ji místy prostupují membrány; obsahuje mikroskopické strukturně vytvořené částice různých tvarů a velikostí. Jedná se o ribozomy bohaté na ribonukleovou kyselinu (RNA) rozptýlené v cytoplazmě ve formě malých zrn. Jsou asi 60 % RNA a 40 % bílkovin. Jedna bakteriální buňka obsahuje tisíce a desetitisíce ribozomů; provádějí syntézu buněčných proteinů.
Kromě ribozomů byly nalezeny speciální membránové (lamelární) struktury různých tvarů, zvané mesozomy. Vznikají rozvětvením a invaginací cytoplazmatické membrány do dutiny buňky. V mezozomech probíhají procesy oxidace organických látek, které jsou zdrojem energie; zde se syntetizují látky s velkou zásobou energie, např. kyselina adenosintrifosforečná (ATP). Bakteriální mesozomy jsou tedy analogy mitochondrií jiných organismů (kvasinky, rostliny, zvířata).
Kromě těchto útvarů, kde probíhají nejdůležitější metabolické procesy buňky, obsahuje cytoplazma také různé inkluze, které jsou rezervními živinami: zrna glykogenu (látka podobná škrobu), tukové kapky, granule volutinu (metachromatin ), skládající se převážně z polyfosfátů atd. V buňkách některých bakterií jsou barviva - pigmenty.
Jádro, morfologicky vytvořené a typické pro buňky jiných organismů (eukaryota), u bakterií chybí.
Moderní výzkumné metody umožnily v buňkách pravých bakterií identifikovat útvary podobné jádru, které se nazývají nukleoidy. Jaderná látka soustředěná na určitých místech buňky (častěji ve středu) však není od cytoplazmy ohraničena membránou a tvar těchto jader podobných struktur není konstantní.
Bakterie a jim blízké organismy (spirochety, mykoplazmata, aktinomycety), protože nemají skutečné jádro, se nazývají prokaryota (předjaderné organismy).
Skořápka bakteriálních buněk, která se často nazývá buněčná stěna, je hustá, má určitou elasticitu a elasticitu. Určuje relativní stálost tvaru buňky, slouží jako ochrana před nepříznivými vnějšími vlivy a podílí se na metabolismu buňky. Skořápka je propustná pro vodu a nízkomolekulární látky. V elektronovém mikroskopu je snadno odlišitelný od cytoplazmy, má vrstevnatou strukturu.
Chemické složení skořápky je u různých bakterií poměrně složité a heterogenní; jeho nosným rámem je komplexní polysacharidový peptid zvaný murein (z latinského murus - stěna). Kromě mureinu existují další složky: lipidy, polypeptidy, polysacharidy, kyseliny teinové, aminokyseliny, zejména diaminopimelová, která u jiných organismů chybí. Poměr těchto látek v buněčných membránách různých bakterií se značně liší.
Rozdíl v chemickém složení buněčných membrán bakterií ovlivňuje jejich schopnost barvit se podle Gramovy metody. Na tomto základě se bakterie rozlišují na grampozitivní (barvení) a gramnegativní (nebarvení). Schránky grampozitivních bakterií obsahují více polysacharidů, mureinu a teichoových kyselin. Schránky gramnegativních bakterií mají vícevrstvou strukturu, obsahují vysoký obsah lipidů ve formě lipoproteinů a lipopolysacharidů.
Skořápka některých bakterií může být slizovitá. Slizniční vrstva obklopující skořápku je velmi tenká a blíží se hranici viditelnosti pod konvenčním světelným mikroskopem. Může dosahovat i značné tloušťky, tvořící tzv. kapsli. Často je velikost pouzdra mnohem větší než velikost bakteriální buňky. Sliznice jsou někdy tak pevné, že pouzdra jednotlivých buněk splývají ve slizniční hmoty, ve kterých jsou protkány bakteriální buňky (zoogleye). Slizové látky produkované některými bakteriemi nejsou zadržovány ve formě kompaktní hmoty kolem buněčné membrány, ale difundují do okolí.
Chemické složení hlenu je u jednotlivých druhů různé, ale může být stejné. Velký význam má složení živného média, na kterém se bakterie vyvíjejí. Ve složení bakteriálního hlenu byly nalezeny různé polysacharidy (dextrany, glukany, levany), ale i látky obsahující dusík (např. polypeptidy, proteinové polysacharidy atd.).
Intenzita tvorby hlenu do značné míry závisí na podmínkách prostředí. U mnoha bakterií je tvorba hlenu stimulována například kultivací při nízkých teplotách. Hlenotvorné bakterie je při rychlém množení v tekutých substrátech dokážou proměnit v souvislou mazlavou hmotu. Podobný jev způsobující značné ztráty je někdy pozorován při výrobě cukru v cukernatých extraktech z řepy. Původcem tohoto defektu je bakterie leukonostoc (Leuconostoc mesenteroides). Cukrový sirup se může během krátké doby proměnit ve viskózní slizkou hmotu. Maso, uzeniny, tvaroh jsou vystaveny hlenu; viskózní může být mléko, nálevy z nakládané zeleniny, pivo, víno.
Bakterie jsou prokaryota (obr. 1.2) a výrazně se liší od rostlinných a živočišných buněk (eukaryot). Patří k jednobuněčným organismům a skládají se z buněčné stěny, cytoplazmatické membrány, cytoplazmy, nukleoidu (povinné součásti bakteriální buňky). Některé bakterie mohou mít bičíky, tobolky, spory (volitelné součásti bakteriální buňky).
Rýže. 1.2. Kombinované schematické znázornění prokaryotické (bakteriální) buňky s bičíky.
1 - granule kyseliny polyhydroxymáselné; 2 - tukové kapky; 3 - inkluze síry; 4 - tubulární tylakoidy; 5 - lamelární tylakoidy; 6 - bubliny; 7 - chromatofory; 8 - jádro (nukleoid); 9 - ribozomy; 10 - cytoplazma; 11 - bazální těleso; 12 - bičíky; 13 - kapsle; 14 - buněčná stěna; 15 - cytoplazmatická membrána; 16 - mesozom; 17 - plynové vakuoly; 18 - lamelové struktury; 19 - granule polysacharidů; 20 - polyfosfátové granule
Rýže. 1.3. Schematické znázornění jednovrstvé struktury peptidoglykanu
Rýže. 1.4. Detailní struktura peptidoglykanové struktury Světlé a černé krátké šipky označují vazby štěpené lysozymem (muramidázou) a specifickou muroendopeptidázou
Gramnegativní bakterie s tenkou vrstvou peptidoglykanu (5-10%) v buněčné stěně po působení alkoholu ztrácejí genciánovou violeť a navíc se barví purpurovou barvou do růžova. Buněčné stěny u grampozitivních a gramnegativních prokaryot se výrazně liší jak chemickým složením (tab. 1.1), tak i ultrastrukturou (obr. 1.5).
Rýže. 1.5. Schematické znázornění buněčné stěny u grampozitivních (a) a gramnegativních (b) prokaryot: 1 - cytoplazmatická membrána; 2 - peptidoglykan; 3 - periplazmatický prostor; 4 - vnější membrána; 5 - DNA
Tabulka 1.1. Chemické složení buněčných stěn grampozitivních a gramnegativních prokaryot 
Buněčná stěna u bakterií plní především tvarovací a ochranné funkce, zajišťuje tuhost, tvoří pouzdro a určuje schopnost buněk adsorbovat fágy.
Všechny bakterie, v závislosti na jejich vztahu k Gramovu barvení, se dělí na Gram-pozitivní a Gram-negativní.
V důsledku barvení jsou grampozitivní bakterie zbarveny fialově, gramnegativní - červeně.
Důvod rozdílného postoje bakterií k Gramově barvení se vysvětluje tím, že po ošetření Lugolovým roztokem vzniká v alkoholu nerozpustný komplex jódu s genciánovou violeťou. Tento komplex u grampozitivních bakterií kvůli slabé propustnosti jejich stěn nemůže difundovat, zatímco u gramnegativních bakterií je snadno odstranitelný promytím etanolem a následně vodou.
Bakterie zcela bez buněčné stěny se nazývají protoplasty, mají kulovitý tvar, mají schopnost dělit se, dýchat, syntetizovat bílkoviny, nukleové kyseliny, enzymy. Protoplasty jsou nestabilní struktury, které jsou velmi citlivé na změny osmotického tlaku, mechanické vlivy a provzdušňování, nemají schopnost syntetizovat součásti buněčné stěny;
Pokud vlivem lysozymu a dalších faktorů dojde k částečnému rozpuštění buněčné stěny, pak se bakteriální buňky změní na kulovitá tělíska, nazývaná sféroplasty.
Pod vlivem některých vnějších faktorů jsou bakterie schopny ztratit svou buněčnou stěnu a vytvořit L-formy (pojmenované podle Institutu D. Listera, kde byly poprvé izolovány); taková transformace může být spontánní (např. u chlamydií) nebo indukovaná např. vlivem antibiotik. Existují stabilní a nestabilní L-formy. Ty první nejsou schopny reverze, zatímco ty druhé se po odstranění příčinného faktoru vracejí do svých původních forem.
Obr.1.6. Struktura plazmatické membrány Dvě vrstvy fosfolipidových molekul proti sobě s hydrofobními póly a pokryty dvěma vrstvami molekul globulárních proteinů.
Na CMP jsou lokalizovány enzymy katalyzující syntézu peptidoglykanu, proteinů buněčné stěny a jejich vlastních struktur. Membrána je také místem přeměny energie během fotosyntézy.
Periplazma může obsahovat až 20 % veškeré vody v buňce, obsahuje některé enzymy (fosfatázy, permeázy, nukleázy atd.) a transportní proteiny, které nesou odpovídající substráty.
Ribozomy jsou submikroskopické ribonukleoproteinové granule o průměru 15-20 nm. Ribozomy obsahují přibližně 80-85 % veškeré bakteriální RNA. Ribozomy prokaryot mají sedimentační konstantu 70 S. Jsou sestaveny ze dvou částic: 30 S (malá podjednotka) a 50 S (velká podjednotka) (obr. 1.7).
Rýže. 1.7. Ribozom (a) a jeho subčástice - velké (b) a malé (c) Ribozomy slouží jako místo pro syntézu bílkovin.
Některé bakterie mají v cytoplazmě krystaly bílkovinné povahy, které působí toxicky na hmyz.
Některé bakterie jsou schopny akumulovat kyselinu fosforečnou ve formě polyfosfátových granulí (volutinová zrna, metachromatická zrna). Hrají roli fosfátových depot a jsou detekovány jako husté útvary ve formě koule nebo elipsy, umístěné hlavně na pólech buňky. Obvykle je u pólů jedna granule.
Malá množství RNA a RNA polymerázy jsou spojena s DNA. DNA je stočená kolem centrálního jádra RNA a je vysoce uspořádanou kompaktní strukturou. Chromozomy většiny prokaryot mají molekulovou hmotnost v rozmezí 1-3x109, sedimentační konstantu 1300-2000 S. Molekula DNA obsahuje 1,6x10 nukleotidových párů. Rozdíly v genetickém aparátu prokaryotických a eukaryotických buněk určují jeho název: první mají nukleoid (útvar podobný jádru), na rozdíl od jádra druhého.
Nukleoid bakterií obsahuje hlavní dědičnou informaci, která se realizuje při syntéze specifických proteinových molekul. Systémy replikace, opravy, transkripce a translace jsou spojeny s DNA bakteriální buňky.
Nukleoid v prokaryotické buňce může být detekován v obarvených preparátech pomocí světelného nebo fázově kontrastního mikroskopu.e
U mnoha bakterií byly v cytoplazmě nalezeny extrachromozomální genetické elementy, plazmidy. Jsou to dvouvláknové DNA uzavřené v kruzích, skládající se z 1500-40000 párů bází a obsahující až 100 genů.
Základem bičíku je dlouhá spirálovitá nit (fibrila), která na povrchu buněčné stěny přechází v ztluštělou zakřivenou strukturu - háček a je připevněna k bazálnímu granuli uloženému v buněčné stěně a CPM (obr. 1.8) .
Rýže. 1.8. Schematický model bazálního konce bičíku E. coli na základě elektronových mikrofotografií izolované organely
Bičíky jsou složeny téměř výhradně z proteinového bičíku s určitým obsahem sacharidů a RNA.
Rýže. 1.9. Typické formy sporotvorných buněk.
Podle chemického složení je rozdíl mezi sporami a vegetativními buňkami pouze v kvantitativním obsahu chemických sloučenin. Spory obsahují méně vody a více lipidů.
Ve stavu spór jsou mikroorganismy metabolicky neaktivní, odolávají vysokým teplotám (140-150°C) a působení chemických dezinfekčních prostředků a dlouhodobě přetrvávají v prostředí.
Jakmile jsou v živném médiu, spory klíčí do vegetativních buněk. Proces klíčení spór zahrnuje tři fáze: aktivaci, počáteční fázi a fázi růstu. Mezi aktivační látky, které narušují stav dormance, patří zvýšená teplota, kyselá reakce prostředí, mechanické poškození atd. Spora začne nasávat vodu a pomocí hydrolytických enzymů ničí mnoho vlastních strukturních složek. Po destrukci vnějších vrstev začíná období tvorby vegetativní buňky s aktivací biosyntézy, končící buněčným dělením.
L.V. Timoščenko, M.V. Čubik
Strukturální součásti buňky jsou obal bakterií, sestávající z buněčné stěny, cytoplazmatické membrány a někdy pouzdra; cytoplazma; ribozomy; různé cytoplazmatické inkluze; nukleoid (jádro). Některé druhy bakterií mají také spory, bičíky, řasinky (pili, fimbrie) (obr. 2).
buněčná stěna povinná tvorba bakterií většiny druhů. Jeho struktura závisí na typu a příslušnosti
bakterie do skupin odlišených Gramovým barvením. Hmotnost buněčné stěny je asi 20 % suché hmoty celé buňky, tloušťka je od 15 do 80 nm.
Rýže. 3. Schéma stavby bakteriální buňky
1 - kapsle; 2 - buněčná stěna; 3 - cytoplazmatická membrána; 4 - cytoplazma; 5 - mesozomy; 6 - ribozomy; 7 - nukleoid; 8 - intracytoplazmatické membránové formace; 9 - tukové kapky; 10 - polysacharidové granule; 11 - polyfosfátové granule; 12 - inkluze síry; 13 - bičíky; 14 - bazální tělísko
Buněčná stěna má póry o průměru až 1 nm, jedná se tedy o polopropustnou membránu, kterou pronikají živiny a uvolňují se produkty látkové výměny.
Tyto látky mohou proniknout do mikrobiální buňky pouze po předběžném hydrolytickém štěpení specifickými enzymy vylučovanými bakteriemi do vnějšího prostředí.
Chemické složení buněčné stěny je heterogenní, ale pro určitý typ bakterií je konstantní, čehož se využívá k identifikaci. Ve složení buněčné stěny byly nalezeny dusíkaté sloučeniny, lipidy, celulóza, polysacharidy, pektinové látky.
Nejdůležitější chemickou složkou buněčné stěny je komplexní polysacharidový peptid. Říká se mu také peptidoglykan, glykopeptid, murein (z lat. Murus - stěna).
Murein je strukturní polymer složený z molekul glykanu tvořených acetylglukosaminem a kyselinou acetylmuramovou. Jeho syntéza se provádí v cytoplazmě na úrovni cytoplazmatické membrány.
Peptidoglykan buněčné stěny různých typů má specifické složení aminokyselin a v závislosti na tom určitý chemotyp, který se bere v úvahu při identifikaci kyseliny mléčné a dalších bakterií.
V buněčné stěně gramnegativních bakterií je peptidoglykan zastoupen jednou vrstvou, zatímco ve stěně grampozitivních bakterií tvoří několik vrstev.
V roce 1884 Gram navrhl metodu barvení tkání, která byla použita k barvení prokaryotických buněk. Pokud jsou fixované buňky během Gramova barvení ošetřeny alkoholovým roztokem barviva krystalové violeti a poté roztokem jódu, pak tyto látky tvoří stabilní barevný komplex s mureinem.
U homopozitivních mikroorganismů se zbarvený fialový komplex vlivem ethanolu nerozpouští, a proto se neodbarvuje, při obarvení fuchsinem (červené barvivo) zůstávají buňky tmavě fialové.
U gramnegativních druhů mikroorganismů se genciánová violeť rozpustí v ethanolu a vymyje vodou a při obarvení fuchsinem buňka zčervená.
Schopnost mikroorganismů barvit se analinovými barvivy a podle Gramovy metody se nazývá barvicí vlastnosti . Musí být studovány v mladých kulturách (18-24 hodin), protože některé grampozitivní bakterie ve starých kulturách ztrácejí schopnost pozitivně se barvit Gramovou metodou.
Význam peptidoglykanu spočívá v tom, že díky němu má buněčná stěna rigiditu, tzn. elasticita a je ochranným rámem bakteriální buňky.
Když je peptidoglykan zničen například působením lysozymu, buněčná stěna ztrácí tuhost a kolabuje. Obsah buňky (cytoplazma) spolu s cytoplazmatickou membránou získává kulovitý tvar, to znamená, že se stává protoplastem (sféroplastem).
S buněčnou stěnou je spojeno mnoho syntetizujících a degradujících enzymů. Komponenty buněčné stěny jsou syntetizovány v cytoplazmatické membráně a poté transportovány do buněčné stěny.
cytoplazmatická membrána nachází se pod buněčnou stěnou a těsně přiléhá k jejímu vnitřnímu povrchu. Jde o polopropustnou membránu obklopující cytoplazmu a vnitřní obsah buňky – protoplast. Cytoplazmatická membrána je zesílená vnější vrstva cytoplazmy.
Cytoplazmatická membrána je hlavní bariérou mezi cytoplazmou a prostředím, narušení její celistvosti vede k buněčné smrti. Skládá se z bílkovin (50-75%), lipidů (15-45%), v mnoha druzích - sacharidů (1-19%).
Hlavní lipidovou složkou membrány jsou fosfo- a glykolipidy.
Cytoplazmatická membrána s pomocí enzymů v ní lokalizovaných plní různé funkce: syntetizuje membránové lipidy - složky buněčné stěny; membránové enzymy - selektivně transportují různé organické a anorganické molekuly a ionty přes membránu, membrána se podílí na přeměně buněčné energie, dále na replikaci chromozomů, na přenosu elektrochemické energie a elektronů.
Cytoplazmatická membrána tedy zajišťuje selektivní vstup do buňky a odstraňování různých látek a iontů z ní.
Deriváty cytoplazmatické membrány jsou mesozomy . Jedná se o kulovité struktury vytvořené při stočení membrány do stočení. Jsou umístěny na obou stranách - v místě tvorby buněčného septa nebo v blízkosti zóny lokalizace jaderné DNA.
Mezozomy jsou funkčně ekvivalentní mitochondriím v buňkách vyšších organismů. Podílejí se na redoxních reakcích bakterií, hrají důležitou roli při syntéze organických látek, při tvorbě buněčné stěny.
Kapsle je derivát vnější vrstvy buněčného pláště a je to slizniční membrána obklopující jednu nebo více mikrobiálních buněk. Jeho tloušťka může dosáhnout 10 mikronů, což je mnohonásobně větší než tloušťka samotné bakterie.
Kapsle plní ochrannou funkci. Chemické složení bakteriálního pouzdra je odlišné. Ve většině případů se skládá z komplexních polysacharidů, mukopolysacharidů, někdy polypeptidů.
Zapouzdření je obvykle druhovým znakem. Vzhled mikrokapsle však často závisí na podmínkách kultivace bakterií.
Cytoplazma- komplexní koloidní systém s velkým množstvím vody (80-85%), ve kterém jsou rozptýleny bílkoviny, sacharidy, lipidy, ale i minerální sloučeniny a další látky.
Cytoplazma je obsah buňky obklopený cytoplazmatickou membránou. Je rozdělena na dvě funkční části.
Jedna část cytoplazmy je ve stavu solu (roztoku), má homogenní strukturu a obsahuje soubor rozpustných ribonukleových kyselin, enzymových proteinů a metabolických produktů.
Druhou část představují ribozomy, inkluze různé chemické povahy, genetický aparát a další intracytoplazmatické struktury.
Ribozomy- jedná se o submikroskopická granula, což jsou sférické nukleoproteinové částice o průměru 10 až 20 nm, molekulové hmotnosti asi 2-4 miliony.
Ribozomy prokaryot se skládají z 60 % RNA (ribonukleová kyselina), která se nachází ve středu, a 40 % % protein, který na vnější straně pokrývá nukleovou kyselinu.
Cytoplazmatické inkluze jsou metabolické produkty, stejně jako rezervní produkty, díky nimž buňka žije v podmínkách nedostatku živin.
Genetický materiál prokaryot se skládá z dvouvlákna deoxyribonukleové kyseliny (DNA) kompaktní struktury umístěné v centrální části cytoplazmy a neoddělené od ní membránou. Bakteriální DNA se strukturou neliší od eukaryotické DNA, ale protože není oddělena od cytoplazmy membránou, genetický materiál je tzv. nukleoid nebo genofor. Jaderné struktury mají kulovitý nebo podkovovitý tvar.
kontroverze bakterie jsou spící, nereprodukující se forma. Tvoří se uvnitř buňky, jsou to kulaté nebo oválné útvary. Spory tvoří převážně grampozitivní bakterie, tyčinkovité s aerobním a anaerobním typem dýchání ve starých kulturách i v nepříznivých podmínkách prostředí (nedostatek živin a vlhkosti, hromadění metabolických produktů v médiu, změny pH a kultivační teploty přítomnost nebo nepřítomnost atmosférického kyslíku atd.) může přejít na alternativní vývojový program, což vede ke sporům. V tomto případě se v buňce vytvoří jedna spora. To naznačuje, že sporulace u bakterií je adaptací pro zachování druhu (jedince) a není způsobem jejich rozmnožování. Proces sporulace nastává zpravidla ve vnějším prostředí během 18-24 hodin.
Zralá spora má přibližně 0,1 objemu mateřské buňky. Spory v různých bakteriích se liší tvarem, velikostí, umístěním v buňce.
Mikroorganismy, jejichž průměr spor nepřesahuje šířku vegetativní buňky, se nazývají bacily, bakterie, které mají spory, jejichž průměr je 1,5-2krát větší než průměr buňky, se nazývají klostridie.
Uvnitř mikrobiální buňky může být spor umístěn uprostřed - centrální poloha, na konci - terminál a mezi středem a koncem buňky - subterminální poloha.
Flagella bakterie jsou pohybové orgány (orgány pohybu), s jejichž pomocí se bakterie mohou pohybovat rychlostí až 50-60 mikronů/s. Bakterie přitom po dobu 1 s pokryje délku svého těla 50-100krát. Délka bičíků přesahuje délku bakterií 5-6krát. Tloušťka bičíků je v průměru 12-30 nm.
Počet bičíků, jejich velikost a umístění jsou u určitých typů prokaryot konstantní, a proto jsou brány v úvahu při jejich identifikaci.
Podle počtu a umístění bičíků se bakterie dělí na monotrichní (monopolární monotrichní) - buňky s jedním bičíkem na jednom konci, lofotrichní (monopolární polytrichní) - na jednom z konců se nachází shluk bičíků, amfitrichní (bipolární polytrichní ) - bičíky jsou umístěny na každém z pólů, peritrichní - bičíky jsou umístěny po celém povrchu buňky (obr. 4) a atrichózní - bakterie bez bičíků.
Povaha pohybu bakterií závisí na počtu bičíků, stáří, vlastnostech kultury, teplotě, přítomnosti různých chemikálií a dalších faktorech. Monotrichní mají nejvyšší pohyblivost.
Bičíky se častěji vyskytují v tyčinkovitých bakteriích; nejsou to životně důležité buněčné struktury, protože existují nebičíkové varianty pohyblivých bakterií.
Tělo bakterie je reprezentováno jedinou buňkou. Formy bakterií jsou různé. Struktura bakterií se liší od struktury živočišných a rostlinných buněk.
Buňce chybí jádro, mitochondrie a plastidy. Nosič dědičné informace DNA se nachází ve středu buňky ve složené formě. Mikroorganismy, které nemají skutečné jádro, jsou klasifikovány jako prokaryota. Všechny bakterie jsou prokaryota.
Předpokládá se, že na Zemi existuje více než milion druhů těchto úžasných organismů. K dnešnímu dni bylo popsáno asi 10 tisíc druhů.
Bakteriální buňka má stěnu, cytoplazmatickou membránu, cytoplazmu s inkluzemi a nukleotid. Z dalších struktur mají některé buňky bičíky, pili (mechanismus pro slepení a držení na povrchu) a pouzdro. Za nepříznivých podmínek jsou některé bakteriální buňky schopny tvořit spory. Průměrná velikost bakterií je 0,5-5 mikronů.
Rýže. 1. Stavba bakteriální buňky.
Rýže. 2. Na fotografii struktura bakteriální stěny gramnegativních bakterií (vlevo) a grampozitivních (vpravo).
Za nepříznivých podmínek prostředí tvoří bakterie kapsli. Mikrokapsle pevně přilne ke stěně. Je vidět pouze elektronovým mikroskopem. Makrokapsle je často tvořena patogenními mikroby (pneumokoky). U Klebsiella pneumonia se vždy najde makrokapsle.
Rýže. 3. Na fotce pneumokok. Šipky označují pouzdro (elektronový difrakční obrazec ultratenkého řezu).
Skořápka podobná tobolce je útvar volně spojený s buněčnou stěnou. Díky bakteriálním enzymům je obal podobný tobolce pokryt sacharidy (exopolysacharidy) vnějšího prostředí, což zajišťuje přilnavost bakterií k různým povrchům, i zcela hladkým.
Například streptokoky, které se dostanou do lidského těla, jsou schopny se slepit se zuby a srdečními chlopněmi.
Funkce kapsle jsou různé:
Rýže. 4. Streptokoky se dokážou slepit se zubní sklovinou a jsou spolu s dalšími mikroby příčinou kazu.
Rýže. 5. Na fotografii porážka mitrální chlopně při revmatismu. Důvodem jsou streptokoky.
Poskytují potápění a výstup. V půdě se bakteriální buňka pohybuje půdními kanály.
Rýže. 6. Schéma uchycení a fungování bičíku.
Rýže. 7. Fotografie ukazuje různé typy bičíkových mikrobů.
Rýže. 8. Fotografie ukazuje různé typy bičíkových mikrobů.
Rýže. 9. Na fotografii je E. coli. Viditelné bičíky a pití. Fotografie byla pořízena pomocí tunelového mikroskopu (STM).
Rýže. 10. Fotografie ukazuje četné pili (fimbrie) v kokech.
Rýže. 11. Fotografie ukazuje bakteriální buňku s fimbriemi.
Rýže. 12. Fotografie jasně ukazuje tenkou buněčnou stěnu (CS), cytoplazmatickou membránu (CPM) a nukleotid ve středu (bakterie Neisseria catarrhalis).
Rýže. 13. Fotografie ukazuje strukturu bakteriální buňky. Struktura bakteriální buňky se liší od struktury živočišných a rostlinných buněk – buňce chybí jádro, mitochondrie a plastidy.
Cytoplazmu tvoří ze 75 % voda, zbylých 25 % tvoří minerální sloučeniny, proteiny, RNA a DNA. Cytoplazma je vždy hustá a nehybná. Obsahuje enzymy, některá barviva, cukry, aminokyseliny, zásobu živin, ribozomy, mezozomy, granule a všemožné další inkluze. Ve středu buňky je soustředěna látka, která nese dědičnou informaci – nukleoid.
Granule jsou tvořeny sloučeninami, které jsou zdrojem energie a uhlíku.
Mezozomy jsou buněčné deriváty. Mají různý tvar – koncentrické membrány, vezikuly, tubuly, smyčky atd. Mezozomy mají spojení s nukleoidem. Účast na buněčném dělení a tvorbě spor je jejich hlavním účelem.
Nukleoid je analogický jádru. Nachází se ve středu buňky. Je v něm lokalizována DNA - nositel dědičné informace ve složené podobě. Nekroucená DNA dosahuje délky 1 mm. Jaderná látka bakteriální buňky nemá membránu, jadérko a sadu chromozomů a není rozdělena mitózou. Před dělením se nukleotid zdvojnásobí. Během dělení se počet nukleotidů zvýší na 4.
Rýže. 14. Fotografie ukazuje řez bakteriální buňkou. Ve střední části je viditelný nukleotid.
Plazmidy jsou autonomní molekuly stočené do kruhu dvouvláknové DNA. Jejich hmotnost je mnohem menší než hmotnost nukleotidu. Navzdory tomu, že dědičná informace je zakódována v DNA plazmidů, nejsou pro bakteriální buňku životně důležité a nezbytné.
Rýže. 15. Fotografie ukazuje bakteriální plazmid. Fotografie byla pořízena elektronovým mikroskopem.
Ribozomy bakteriální buňky se účastní syntézy proteinů z aminokyselin. Ribozomy bakteriálních buněk nejsou sjednoceny v endoplazmatickém retikulu, jako u buněk, které mají jádro. Právě ribozomy se často stávají „cílem“ mnoha antibakteriálních léků.
Inkluze jsou metabolické produkty jaderných a nejaderných buněk. Představují zásobu živin: glykogen, škrob, síra, polyfosfát (valutin) atd. Při barvení získávají inkluze často jiný vzhled, než je barva barviva. Můžete diagnostikovat podle měny.
Při jejich identifikaci (rozpoznávání) má velký význam tvar bakteriální buňky a její velikost. Nejběžnější formy jsou kulovité, tyčovité a svinuté.
Tabulka 1. Hlavní formy bakterií.
Kulovité bakterie se nazývají koky (z řeckého coccus – zrno). Jsou uspořádány po jednom, po dvou (diplokoky), v pytlích, řetězech a jako hrozny. Toto uspořádání závisí na způsobu buněčného dělení. Nejškodlivějšími mikroby jsou stafylokoky a streptokoky.
Rýže. 16. Na fotografii jsou mikrokoky. Bakterie jsou kulaté, hladké, bílé, žluté a červené. Mikrokoky jsou v přírodě všudypřítomné. Žijí v různých dutinách lidského těla.
Rýže. 17. Na fotce bakterie diplokoka - Streptococcus pneumoniae.
Rýže. 18. Bakterie Sarcina na fotografii. Kokoidní bakterie jsou spojeny do balíčků.
Rýže. 19. Na fotografii bakterie streptokoka (z řeckého "streptos" - řetěz).
Seřazeno v řetězech. Jsou původci řady nemocí.
Rýže. 20. Na fotce jsou bakterie "zlaté" stafylokoky. Naaranžované jako "hrozen hroznů". Shluky mají zlatou barvu. Jsou původci řady nemocí.
Tyčinkovité bakterie, které tvoří spory, se nazývají bacily. Jsou válcovitého tvaru. Nejvýraznějším zástupcem této skupiny je bacil. Mezi bacily patří morové a hemofilní tyčinky. Konce tyčinkovitých bakterií mohou být špičaté, zaoblené, zkrácené, rozšířené nebo rozdělené. Tvar samotných tyčinek může být správný a nesprávný. Mohou být uspořádány po jednom, po dvou nebo mohou tvořit řetězy. Některé bacily se nazývají kokobacily, protože mají kulatý tvar. Jejich délka však přesahuje šířku.
Diplobacily jsou dvojité tyčinky. Tyčinky antraxu tvoří dlouhé nitě (řetízky).
Tvorba spor mění tvar bacilů. V centru bacilu se tvoří spory v máselných bakteriích, které jim dávají vzhled vřetena. V tetanových tyčinkách - na koncích bacilů, což jim dává vzhled paliček.
Rýže. 21. Fotografie ukazuje tyčinkovitou bakteriální buňku. Je vidět více bičíků. Fotografie byla pořízena elektronovým mikroskopem. Negativní.
Rýže. 24. U máselných bacilů se ve středu tvoří spory, které jim dávají vzhled vřetena. U tetanových tyčinek - na koncích, což jim dává vzhled bubnových tyčinek.
Ne více než jedna otáčka má ohyb klece. Několik (dva, tři nebo více) - Campylobacter. Spirochety mají zvláštní vzhled, což se odráží v jejich názvu - "spira" - ohyb a "hate" - hříva. Leptospira ("leptos" - úzký a "spera" - gyrus) jsou dlouhá vlákna s těsně rozmístěnými přesleny. Bakterie připomínají zkroucenou spirálu.
Rýže. 27. Na fotografii je spirálovitá bakteriální buňka původcem "nemoci z kousnutí potkanem".
Rýže. 28. Na fotografii jsou bakterie leptospira původci mnoha nemocí.
Rýže. 29. Na fotografii jsou bakterie leptospira původci mnoha nemocí.
Klubovité korynebakterie jsou původci záškrtu a listeriózy. Uspořádání metachromatických zrn na jeho pólech dává tuto formu bakterii.
Rýže. 30. Fotografie Corynebacterium.
Přečtěte si více o bakteriích v článcích:
Bakterie žijí na planetě Zemi již více než 3,5 miliardy let. Během této doby se hodně naučili a mnohému se přizpůsobili. Celková hmotnost bakterií je obrovská. Jde o 500 miliard tun. Bakterie zvládly téměř všechny známé biochemické procesy. Formy bakterií jsou různé. Struktura bakterií se za miliony let značně zkomplikovala, ale i dnes jsou považovány za nejjednodušeji uspořádané jednobuněčné organismy.
