Požadované organely jsou: jaderný aparát, cytoplazma, cytoplazmatická membrána.
Volitelný(Méně důležitý) konstrukční prvky jsou: buněčná stěna, kapsle, výtrusy, pití, bičíky.
1. Uprostřed bakteriální buňky je nukleoid- jaderná formace, reprezentovaná nejčastěji jedním prstencovým chromozomem. Skládá se z dvouvláknového řetězce DNA. Nukleoid není od cytoplazmy oddělen jadernou membránou.
2.Cytoplazma- komplexní koloidní systém obsahující různé inkluze metabolického původu (zrna volutinu, glykogenu, granulózy atd.), ribozomy a další prvky systému syntetizujícího bílkoviny, plazmidy (extra-nukleoidní DNA), mezozomy(vznikl v důsledku invaginace cytoplazmatické membrány do cytoplazmy, podílí se na energetickém metabolismu, sporulaci, tvorbě mezibuněčné přepážky při dělení).
3.Cytoplazmatická membrána omezuje cytoplazmu zvenčí, má třívrstvou strukturu a plní řadu důležitých funkcí - bariéra (vytváří a udržuje osmotický tlak), energie (obsahuje mnoho enzymatických systémů - dýchací, redoxní, provádí přenos elektronů), transport (přenos různých látek do buňky a z klece).
4.Buněčná stěna- je vlastní většině bakterií (kromě mykoplazmat, acholeplasmat a některých dalších mikroorganismů, které nemají skutečnou buněčnou stěnu). Má řadu funkcí, v první řadě poskytuje mechanickou ochranu a konstantní tvar buněk; s jeho přítomností jsou do značné míry spojeny antigenní vlastnosti bakterií. Složení se skládá ze dvou hlavních vrstev, z nichž vnější je plastičtější, vnitřní je tuhá.
Hlavní chemická sloučenina buněčné stěny, která je specifická pouze pro bakterie peptidoglykan(kyseliny mureové). Struktura a chemické složení bakteriální buněčné stěny určuje důležitou vlastnost taxonomie bakterií - vztah k Gramovu barvení... V souladu s tím se rozlišují dvě velké skupiny -grampozitivní („gram +“) a gramnegativní („gram -“) bakterie. Stěna grampozitivních bakterií po Gramově barvení si zachovává jodový komplex hořec fialový(zbarveno modrofialově), gramnegativní bakterie po ošetření ztratí tento komplex a odpovídající barvu a jsou zbarveny růžově v důsledku dodatečného barvení purpurovou.
Vlastnosti buněčné stěny grampozitivních bakterií.
Silná, tlustá, snadno organizovaná buněčná stěna, které dominují peptidoglykany a kyseliny teichoové, žádné lipopolysacharidy (LPS) a často žádná kyselina diaminopimelová.
Vlastnosti buněčné stěny gramnegativních bakterií.
Buněčná stěna je mnohem tenčí než u grampozitivních bakterií, obsahuje LPS, lipoproteiny, fosfolipidy, kyselinu diaminopimelovou. Struktura je složitější - existuje vnější membrána, takže buněčná stěna je třívrstvá.
Při zpracování grampozitivních bakterií s enzymy, které ničí peptidoglykan, vznikají struktury zcela bez buněčné stěny - protoplasty... Léčba gramnegativních bakterií lysozymem ničí pouze vrstvu peptidoglykanu, aniž by došlo k úplnému zničení vnější membrány; takové struktury se nazývají sféroplastiky... Protoplasty a sféroplasty mají sférický tvar (tato vlastnost je spojena s osmotickým tlakem a je charakteristická pro všechny bezbuněčné formy bakterií).
L- formy bakterií.
Pod vlivem řady faktorů, které nepříznivě ovlivňují bakteriální buňku (antibiotika, enzymy, protilátky atd.), Dochází L- proměna bakterie, což vede k trvalé nebo dočasné ztrátě buněčné stěny. L-transformace není jen formou variability, ale také adaptací bakterií na nepříznivé podmínky existence. V důsledku změn antigenních vlastností (ztráta O- a K-antigenů), snížení virulence a dalších faktorů získávají L-formy schopnost zůstat po dlouhou dobu ( vytrvat) v těle hostitele, udržující pomalý aktuální infekční proces. Ztráta buněčné stěny činí formu L necitlivou na antibiotika, protilátky a různá chemoterapeutická léčiva, jejichž místem aplikace je bakteriální buněčná stěna. Nestabilní Možnost tvaru L. zvrátit do klasických (původních) forem bakterií s buněčnou stěnou. Existují také stabilní L-formy bakterií, absence buněčné stěny a neschopnost převést je do klasických forem bakterií jsou geneticky fixovány. V mnoha ohledech se velmi podobají mykoplazmám a dalším. mollicuts- bakterie, ve kterých chybí buněčná stěna jako taxonomický znak. Mikroorganismy patřící k mykoplazmám jsou nejmenší prokaryoty, nemají buněčnou stěnu a stejně jako všechny bakteriální struktury bez stěn mají sférický tvar.
K povrchovým strukturám bakterií(volitelné, jako buněčná stěna) zahrnují kapsle, bičíky, mikrovilky.
Kapsle nebo slizniční vrstva obklopuje skořápku řady bakterií. Přidělit mikrokapsle detekovány elektronovou mikroskopií ve formě vrstvy mikrofibril, a makrokapsle detekovány světelnou mikroskopií. Kapsle je ochrannou strukturou (primárně před vysycháním), u řady mikrobů je patogenním faktorem, brání fagocytóze, inhibuje první fáze obranných reakcí - rozpoznávání a vstřebávání. Mít saprofyty kapsle se tvoří ve vnějším prostředí, v patogenech - častěji v těle hostitele. V závislosti na jejich chemickém složení existuje řada způsobů barvení kapslí. Kapsle se často skládá z polysacharidů (nejběžnější barva je podle Ginsu), méně často z polypeptidů.
Bičík. Pohyblivé bakterie mohou klouzat (pohybovat se na tvrdém povrchu v důsledku vlnovitých kontrakcí) nebo plovoucí, pohybující se díky vláknitým spirálově zakřiveným proteinům ( bičík chemickým složením) útvary - bičíky.
Podle umístění a počtu bičíků se rozlišuje řada forem bakterií.
1. Monotrichové mají jeden polární bičík.
2. Lophotrichs - mají polárně umístěný svazek bičíků.
3. Amphitrichs - mají bičíky na diametrálně opačných pólech.
4. Peritrichus - mají bičíky po celém obvodu bakteriální buňky.
Schopnost cílevědomého pohybu (chemotaxe, aerotaxe, fototaxe) u bakterií je dána geneticky.
Fimbrie nebo řasinky- krátká vlákna obklopující bakteriální buňku ve velkém počtu, pomocí kterých jsou bakterie fixovány na substráty (například na povrch sliznic). Fimbrie tedy jsou faktory adheze a kolonizace.
F- pila (faktor plodnosti)- aparát konjugace bakterií, se nacházejí v malém množství ve formě tenkých proteinových klků.
Endospory a sporulace.
Tvorba spor- způsob, jak uchovat určité druhy bakterií v nepříznivých podmínkách prostředí. Endospory jsou tvořeny v cytoplazmě, jsou to buňky s nízkou metabolickou aktivitou a vysokou odolností ( odpor) k sušení, působení chemických faktorů, vysokých teplot a dalších nežádoucích faktorů prostředí. Světelná mikroskopie často používá metodu detekce spor. od Ozheshka... Vysoká odolnost je spojena s vysokým obsahem vápenatá sůl kyseliny dipikolinové ve skořápce sporu. Umístění a velikost spór v různých mikroorganismech je různá, což má diferenciálně diagnostický (taxonomický) význam. Hlavní fáze „životního cyklu“ spór sporulace(zahrnuje přípravnou fázi, fázi před sporem, tvorbu skořápky, zrání a vegetační klid) a klíčení končící tvorbou vegetativní formy. Proces sporulace je geneticky podmíněn.
Nekultivované formy bakterií.
U mnoha druhů gramnegativních bakterií, které netvoří spóry, existuje zvláštní adaptivní stav - nekultivované formy. Mají nízkou metabolickou aktivitu a aktivně se nereprodukují, tj. netvoří kolonie na pevných živných médiích, nejsou detekovány během setí. Jsou vysoce odolné a mohou zůstat životaschopné několik let. Nejsou detekovány klasickými bakteriologickými metodami, jsou detekovány pouze pomocí genetických metod ( polymerázová řetězová reakce - PCR).
Ke studiu struktury bakteriální buňky se spolu se světelným mikroskopem používají elektronové mikroskopické a mikrochemické studie ke stanovení ultrastruktury bakteriální buňky.
Bakteriální buňka (obr. 5) se skládá z následujících částí: třívrstvá membrána, cytoplazma s různými inkluzemi a jaderná látka (nukleoid). Dalšími strukturálními formacemi jsou kapsle, spory, bičíky, pili.
Rýže. 5. Schematické znázornění struktury bakteriální buňky. 1 - skořápka; 2 - slizniční vrstva; 3 - buněčná stěna; 4 - cytoplazmatická membrána; 5 - cytoplazma; 6 - ribozom; 7 - polysome; 8 - inkluze; 9 - nukleoid; 10 - bičík; 11 - pil
Skořápka buňka se skládá z vnější slizniční vrstvy, buněčné stěny a cytoplazmatické membrány.
Slizniční kapsulární vrstva se nachází mimo buňku a plní ochrannou funkci.
Buněčná stěna je jedním z hlavních strukturálních prvků buňky, zachovává si svůj tvar a odděluje buňku od prostředí. Důležitou vlastností buněčné stěny je selektivní propustnost, která zajišťuje průnik základních živin (aminokyselin, sacharidů atd.) Do buňky a odstranění metabolických produktů z buňky. Buněčná stěna udržuje uvnitř buňky konstantní osmotický tlak. Pevnost stěny zajišťuje murein, látka polysacharidové povahy. Některé látky ničí buněčnou stěnu, například lysozym.
Bakterie, které jsou zcela bez buněčné stěny, se nazývají protoplasty. Zachovávají si schopnost dýchat, dělit se a syntetizovat enzymy; na působení vnějších faktorů: mechanické poškození, osmotický tlak, provzdušňování atd. Protoplasty lze zachovat pouze v hypertonických roztocích.
Bakterie s částečně zničenou buněčnou stěnou se nazývají sféroidy. Pokud pomocí penicilinu potlačíte syntézu buněčné stěny, pak se vytvoří L-formy, což jsou u všech typů bakterií sférické velké a malé buňky s vakuolami.
Cytoplazmatická membrána zevnitř pevně přilne ke stěně buňky. Je velmi tenký (8-10 nm) a skládá se z proteinů a fosfolipidů. Jedná se o polopropustnou mezní vrstvu, kterou je buňka vyživována. Membrána obsahuje enzymy permeasy, které zajišťují aktivní transport látek, a respirační enzymy. Cytoplazmatická membrána tvoří mezozomy, které se podílejí na dělení buněk. Když je buňka umístěna do hypertonického roztoku, membrána se může oddělit od buněčné stěny.
Cytoplazma- vnitřní obsah bakteriální buňky. Je to koloidní systém skládající se z vody, bílkovin, sacharidů, lipidů, různých minerálních solí. Chemické složení a konzistence cytoplazmy se mění v závislosti na stáří buňky a podmínkách prostředí. Cytoplazma obsahuje jadernou hmotu, ribozomy a různé inkluze.
Nukleoid, jaderná látka buňky, její dědičný aparát. Jaderná látka prokaryot, na rozdíl od eukaryot, nemá vlastní membránu. Nukleoid zralé buňky je dvouvláknová DNA stočená do kruhu. Molekula DNA kóduje genetickou informaci buňky. V genetické terminologii se jaderná látka nazývá genofor nebo genom.
Ribozomy jsou umístěny v cytoplazmě buňky a plní funkci syntézy proteinů. Ribozom obsahuje 60% RNA a 40% bílkovin. Počet ribozomů v buňce dosahuje 10 000. Spojením ribozomů tvoří polysomy.
Zahrnutí - granule obsahující různé rezervní živiny: škrob, glykogen, tuk, volutin. Nacházejí se v cytoplazmě.
Bakteriální buňky v procesu vitální činnosti tvoří ochranné organely - kapsle a spory.
Kapsle- vnější zesílená slizniční vrstva přiléhající ke stěně buněk. Jedná se o ochranný orgán, který se objevuje u některých bakterií, když vstupují do těla lidí a zvířat. Kapsle chrání mikroorganismus před ochrannými faktory těla (původci zápalu plic a antraxu). Některé mikroorganismy mají trvalou kapsli (Klebsiella).
Kontroverze nachází se pouze u tyčinkovitých bakterií. Vznikají, když se mikroorganismus dostane do nepříznivých podmínek prostředí (vysoké teploty, sušení, změna pH, pokles množství živin v prostředí atd.). Spory se nacházejí uvnitř bakteriální buňky a představují zhutněnou oblast cytoplazmy s nukleoidem, oblečeným vlastní hustou membránou. V chemickém složení se od vegetativních buněk liší malým množstvím vody, zvýšeným obsahem lipidů a vápenatých solí, což přispívá k vysoké odolnosti spór. K tvorbě spór dochází během 18–20 hodin; když se mikroorganismus dostane do příznivých podmínek, spór vyklíčí do vegetativní formy během 4-5 hodin. V bakteriální buňce se vytvoří pouze jedna spóra, takže spóry nejsou reprodukčními orgány, ale slouží k prožívání nepříznivých podmínek.
Aerobní bakterie tvořící spóry se nazývají bacily a anaerobní bakterie se nazývají klostridie.
Spory se liší tvarem, velikostí a umístěním v kleci. Mohou být umístěny centrálně, subterminálně a terminálně (obr. 6). V původci antraxu je spóra umístěna centrálně, její velikost nepřesahuje průměr buňky. Výtrus původce botulismu se nachází blíže ke konci buňky - subterminál a přesahuje šířku buňky. U původce tetanu se na konci buňky nachází zaoblená spora - terminálně a výrazně přesahuje šířku buňky.
Bičík- orgány pohybu, charakteristické pro tyčinkovité bakterie. Jedná se o tenké vláknité fibrily složené z bílkoviny zvané bičík. Jejich délka výrazně přesahuje délku bakteriální buňky. Flagella se odchyluje od bazálního těla umístěného v cytoplazmě a vystupuje na povrch buňky. Jejich přítomnost lze zjistit stanovením pohyblivosti buněk pod mikroskopem, v polotekutém živném médiu nebo barvením speciálními metodami. Ultrastruktura bičíků byla studována pomocí elektronového mikroskopu. Podle umístění bičíků jsou bakterie rozděleny do skupin (viz obr. 6): monotrichy - s jedním bičíkem (původce cholery); amphitrichs - se svazky nebo jednotlivými bičíky na obou koncích buňky (spirilla); lofotrichi - se svazkem bičíků na jednom konci buňky (fekální zásadotvorné činidlo); peritrichní - bičíky jsou umístěny po celém povrchu buňky (střevní bakterie). Rychlost pohybu bakterií závisí na počtu a umístění bičíků (nejaktivnější jsou monotrichy), na stáří bakterií a vlivu faktorů prostředí.
Rýže. 6. Varianty uspořádání spór a bičíků v bakteriích. I - spory: 1 - ústřední; 2 - subterminál; 3 - terminál; II - bičíky: 1 - monotrichs; 2 - amphitrichs; 3 - lophotrichs; 4 - peritrichy
Pil nebo fimbria- klky umístěné na povrchu bakteriálních buněk. Jsou kratší a tenčí než bičíky a mají také spirálovou strukturu. Pití se skládá z bílkovin - pilinu. Některé pily (je jich několik stovek), slouží k přichycení bakterií k buňkám zvířat a lidí, zatímco jiné (jediné) jsou spojeny s přenosem genetického materiálu z buňky do buňky.
Mykoplazma
Mykoplazmy jsou buňky, které nemají buněčnou stěnu, ale jsou obklopeny třívrstvou lipoproteinovou cytoplazmatickou membránou. Mykoplazmy mohou být sférické, oválné, ve formě vláken a hvězd. Mykoplazmy jsou podle Bergovy klasifikace rozděleny do samostatné skupiny. V dnešní době je těmto mikroorganismům jako původcům zánětlivých onemocnění věnována stále větší pozornost. Jejich velikosti jsou různé: od několika mikrometrů do 125-150 nm. Malé mykoplazmy procházejí bakteriálními filtry a nazývají se filtrovatelné formy.
Spirochety
Spirochety (viz obr. 52) (z lat. Speira - ohyb, chaite - vlasy) jsou tenké, spletité, mobilní jednobuněčné organismy o velikosti od 5 do 500 mikronů na délku a 0,3-0,75 mikronů na šířku. S těmi nejjednoduššími jsou příbuzné způsobu pohybu snížením vnitřního axiálního vlákna, skládajícího se ze svazku vláken. Povaha pohybu spirochet je odlišná: translační, rotační, flexe, vlnitá. Zbytek buněčné struktury je typický pro bakterie. Některé spirochety jsou slabě obarveny anilinovými barvivy. Spirochety jsou rozděleny do rodů podle počtu a tvaru závitů a jeho konce. Kromě saprofytických forem běžných v přírodě a lidském těle jsou mezi spirochety patogeny - původci syfilisu a dalších nemocí.
Rickettsia
Viry
Hledejte na webu.
Podle vědců jsou bakterie staré více než 3,5 miliardy let. Existovaly na Zemi dlouho předtím, než se objevily vysoce organizované organismy. Být u počátků života, bakteriální organismy dostaly elementární strukturu podle prokaryotického typu, charakterizovanou absencí vytvořeného jádra a jaderného obalu. Jedním z faktorů, které ovlivnily tvorbu jejich biologických vlastností, je bakteriální membrána (buněčná stěna).
Bakteriální stěna má několik základních funkcí:
Některé druhy bakterií mají vnější kapsli, která je trvanlivá a slouží k dlouhodobému zachování integrity mikroorganismu. V tomto případě je membrána v bakteriích přechodnou formou mezi cytoplazmou a kapslí. Některé bakterie (například leukonostok) mají zvláštnost uzavření několika buněk do jedné kapsle. Tomu se říká zoogel.
Chemické složení kapsle je charakterizováno přítomností polysacharidů a velkého množství vody. Kapsle může také umožnit bakteriím připojit se ke konkrétnímu předmětu.
Stupeň jeho asimilace bakteriemi závisí na tom, jak snadno látka proniká membránou. Je pravděpodobnější, že proniknou molekuly s dlouhými řetězcovými úseky, které jsou odolné vůči biodegradaci.
Bakteriální membrána se skládá z lipopolysacharidů, proteinů, lipoproteinů, teichoových kyselin. Základní složkou je murein (peptidoglykan).
Tloušťka buněčné stěny se může měnit a dosáhnout 80 nm. Povrch není pevný, má póry různých průměrů, kterými mikrob přijímá živiny a uvolňuje své odpadní produkty.
Důležitost vnější stěny dokazuje její významná hmotnost - může se pohybovat od 10 do 50% suché hmotnosti celé bakterie. Cytoplazma se může vyboulit a změnit vnější úlevu bakterií.
Shora může být skořápka pokryta řasinkami nebo na ní mohou být umístěny bičíky, které se skládají z bičíku, specifické proteinové látky. Pro připojení k bakteriální membráně mají bičíky speciální struktury - ploché disky. Bakterie s jedním bičíkem se nazývají monotrichs, se dvěma - amphitrichs, se svazkem - lophotrichs, s mnoha svazky - peritrichs. Mikroorganismy bez bičíků se nazývají atrichie.
Buněčná membrána má vnitřní část, která se začíná tvořit po dokončení buněčného růstu. Na rozdíl od vnějšku obsahuje mnohem méně vody a má větší pružnost a pevnost.
Proces syntézy stěn mikroorganismů začíná uvnitř bakterií. K tomu má síť polysacharidových komplexů, které se střídají v určité sekvenci (acetylglukosamin a kyselina acetylmuramová) a jsou spojeny silnými peptidovými vazbami. Montáž stěny se provádí venku, na plazmatické membráně, kde se nachází skořepina.
Protože bakterie nemá jádro, nemá ani jaderný obal.
Obálka je neposkvrněná tenká struktura, kterou bez zvláštního barvení buněk nelze ani vidět. K tomu se používá plazmolýza a ztmavené zorné pole.
Aby studoval podrobnou strukturu buňky v roce 1884, Christian Gram navrhl speciální způsob vybarvení, který byl později pojmenován po něm. Gramové barvení rozděluje všechny mikroorganismy na grampozitivní a gramnegativní. Každý druh má své vlastní biochemické a biologické vlastnosti. Různé zbarvení je také dáno strukturou buněčné stěny:
Měrná hmotnost grampozitivních mikrobů, které jsou pro člověka neškodné, je mnohem vyšší než gramnegativních. K dnešnímu dni byly klasifikovány tři skupiny gramnegativních mikroorganismů, které způsobují onemocnění u lidí:
Mezi bakteriální stěnou a cytoplazmatickou membránou je periplazmatický prostor, který se skládá z enzymů. Tato složka je povinnou strukturou, tvoří 10–12% suché hmotnosti bakterií. Pokud se membrána z nějakého důvodu zhroutí, buňka zemře. Genetická informace se nachází přímo v cytoplazmě, není od ní oddělena jaderným obalem.
Bez ohledu na to, zda je mikrob grampozitivní nebo gramnegativní, jde o osmotickou bariéru mikroorganismu, transportéru organických a anorganických molekul hluboko do buňky. Rovněž byla prokázána jednoznačná role periplazmy v růstu mikroorganismu.
Bakterie, navzdory své zjevné jednoduchosti, mají dobře vyvinutou buněčnou strukturu, která je zodpovědná za mnoho jejich jedinečných biologických vlastností. Mnoho strukturálních detailů je jedinečných pro bakterie a nenachází se mezi archea nebo eukaryoty. Navzdory relativní jednoduchosti bakterií a snadnosti pěstování jednotlivých kmenů nelze mnoho bakterií pěstovat v laboratorních podmínkách a jejich struktury jsou často příliš malé na studium. Přestože jsou některé principy struktury bakteriální buňky dobře prostudovány a dokonce platí i pro jiné organismy, většina unikátních vlastností a struktur bakterií je stále neznámá.
Většina bakterií má buď sférický tvar, takzvaný koky (z řeckého slova kókkos-zrno nebo bobule), nebo ve tvaru tyče, takzvané bacily (z latinského slova bacil- lepit). Některé tyčinkovité bakterie (vibria) jsou mírně ohnuté, zatímco jiné tvoří spirálové kadeře (spirochety). Celá tato rozmanitost forem bakterií je dána strukturou jejich buněčné stěny a cytoskeletu. Tyto formy jsou důležité pro fungování bakterií, protože mohou interferovat se schopností bakterií získat živiny, přichytit se na povrchy, pohybovat se a unikat predátorům.
Bakterie mohou mít nejrůznější tvary a velikosti (nebo morfologie). Bakteriální buňky jsou co do velikosti obvykle 10krát menší než eukaryotické buňky, ve své největší velikosti samozřejmě pouze 0,5–5,0 mikronů, přestože obří bakterie, jako např. Thiomargarita namibiensis a Epulopiscium fishelsoni, může dorůst velikosti až 0,5 mm a být viditelný pouhým okem. Nejmenší volně žijící bakterie jsou mykoplazmy, příslušníci rodu Mycoplasma, pouze 0,3 µm na délku, zhruba jako největší viry.
Malá velikost je pro bakterie důležitá, protože má za následek velký poměr plochy povrchu k objemu, napomáhá rychlému transportu živin a uvolňování odpadu. Nízké poměry povrchu k objemu naopak omezují rychlost metabolismu mikrobů. Důvod existence velkých buněk není znám, i když se zdá, že velký objem slouží především k ukládání dalších živin. Existuje však také nejmenší velikost volně žijících bakterií. Podle teoretických výpočtů se sférická buňka o průměru menším než 0,15-0,20 mikronů stává neschopnou nezávislé reprodukce, protože fyzicky nevejde v dostatečném množství všechny potřebné biopolymery a struktury. Nanobakterie (a podobné nanobobů a ultramicrobacteria), menší než „přípustná“ velikost, i když existence takových bakterií je stále diskutabilní. Na rozdíl od virů jsou schopné nezávislého růstu a reprodukce, ale vyžadují řadu živin, které nemohou syntetizovat z hostitelské buňky.
Stejně jako v jiných organismech, bakteriální buněčná stěna zajišťuje strukturální integritu buňky. U prokaryot je primární funkcí buněčné stěny ochrana buňky před vnitřním turgorem způsobeným mnohem vyššími koncentracemi proteinů a dalších molekul uvnitř buňky ve srovnání s těmi kolem. Stěna bakteriální buňky se liší od stěny všech ostatních organismů přítomností peptidoglykanu (role N-acetylglukosaminu a kyseliny N-acetomuramové), který se nachází přímo mimo cytoplazmatickou membránu. Peptidoglykan je zodpovědný za tuhost bakteriální buněčné stěny a částečně za určování tvaru buňky. Je poměrně porézní a nebrání se pronikání malých molekul. Většina bakterií má buněčné stěny (až na několik výjimek, jako je mykoplazma a příbuzné bakterie), ale ne všechny buněčné stěny mají stejnou strukturu. Existují dva hlavní typy bakteriálních buněčných stěn, grampozitivní a gramnegativní bakterie, které se vyznačují Gramovým barvením.
Buněčná stěna grampozitivních bakterií je charakterizována přítomností velmi silné vrstvy peptidoglykanu, který je zodpovědný za ztrátu genciánového fialového barviva během Gramova barvení. Takovou zeď najdeme výhradně v organismech patřících k typům Actinobacteria (nebo grampozitivní bakterie s vysokým% G + C obsahu) a Firmicutes (nebo grampozitivní bakterie s nízkým% G + C obsahem). Bakterie ve skupině Deinococcus-Thermus mohou také podle Grama pozitivně barvit, ale obsahují některé struktury buněčné stěny typické pro gramnegativní organismy. V buněčné stěně grampozitivních bakterií jsou vložené polyalkoholy zvané kyselina tehoová, z nichž některé jsou navázány na lipidy za vzniku kyseliny lipotechoevové. Protože se lipotechoevové kyseliny kovalentně vážou na lipidy v cytoplazmatické membráně, jsou zodpovědné za vazbu peptidoglykanu na membránu. Kyselina tehoová poskytuje grampozitivním bakteriím pozitivní elektrický účinek díky fosfodiesterovým vazbám mezi monomery kyseliny tehoové.
Na rozdíl od grampozitivních bakterií obsahují gramnegativní bakterie velmi tenkou vrstvu peptidoglykanu, který je zodpovědný za neschopnost buněčných stěn obsahovat krystalové fialové barvivo během Gramova barvení. Kromě vrstvy peptidoglykanu mají gramnegativní bakterie ještě druhou, takzvanou vnější membránu, umístěnou mimo buněčnou stěnu, která na své vnější straně shromažďuje fosfolipidy a lipopolysacharidy. Negativně nabitý lipopolysacharid také poskytuje buňce negativní elektrický náboj. Chemická struktura Lipopolysacharid vnější membrány je často jedinečný pro jednotlivé kmeny bakterií a je často zodpovědný za reakci antigenů se zástupci těchto kmenů.
Jako každá dvojitá vrstva fosfolipidů je vnější membrána dostatečně nepropustná pro všechny nabité molekuly. Proteinové kanály (ponoření) přítomné ve vnější membráně však umožňují pasivní transport mnoha iontů, cukrů a aminokyselin přes vnější membránu. Tyto molekuly jsou tedy přítomny v periplazmatické vrstvě mezi vnější a cytoplazmatickou membránou. Periplazmatická vrstva obsahuje vrstvu peptidoglykanu a mnoho proteinů, které jsou zodpovědné za hydrolýzu a příjem extracelulárních signálů. Píše se v něm, že perivlasma je gelová, nikoli tekutá, kvůli vysokému obsahu bílkovin a peptidoglykanu. Signály a životodárné látky z periplazmatické látky vstupují do cytoplazmy buňky pomocí transportních proteinů v cytoplazmatické membráně.
Bakteriální cyoplasmatická membrána je složena z dvojité vrstvy fosfolipidů, a proto má všechny běžné funkce cytoplazmatické membrány, přičemž pro většinu molekul působí jako bariéra propustnosti a obklopuje transportní proteiny, které regulují transport molekul do buněk. Kromě těchto funkcí probíhají reakce energetického cyklu také na bakteriálních cytoplazmatických membránách. Na rozdíl od eukaryotů bakteriální membrány (s některými výjimkami, například u mykoplazmat a methanotrofů) obecně neobsahují steroly. Mnoho bakterií však obsahuje strukturně příbuzné sloučeniny zvané hopanoidy, které pravděpodobně plní stejnou funkci. Na rozdíl od eukaryot může mít bakterie ve svých membránách širokou škálu mastných kyselin. Spolu s typickými nasycenými a nenasycenými mastnými kyselinami mohou bakterie obsahovat mastné kyseliny s dalšími methylovými, hydroxylovými nebo dokonce cyklickými skupinami. Bakterie může upravit relativní podíl těchto mastných kyselin tak, aby byla zachována optimální tekutost membrány (například se změnami teploty).
Villi a fimbria (pili, fimbriae)- povrchové struktury bakterií orientální struktury. Nejprve byly tyto termíny zavedeny samostatně, ale nyní jsou takové struktury klasifikovány jako klky typu I, IV a genitální klky, ale mnoho dalších typů zůstává nezařazeno.
Sexuální klky jsou velmi dlouhé (5-20 mikronů) a jsou v bakteriálních buňkách přítomny v malém množství. Používají se k výměně DNA v bakteriální konjugaci.
Klky nebo fimbrie typu I jsou krátké (1-5 mikronů), vyčnívají z vnější membrány v mnoha směrech, jsou trubkovitého tvaru, přítomné v končetinách typu Proteobacteria. Tyto klky se běžně používají k přichycení k povrchu.
Klky nebo fimbrie typu IV jsou středně dlouhé (asi 5 mikronů) a nacházejí se na pólech bakterií. Klky typu IV pomáhají přichytit se na povrchy (např. Při tvorbě biofilmu) nebo na jiné buňky (např. Živočišné buňky během patogeneze)). Některé bakterie (např. Myxococcus) používají jako pohybový mechanismus klky typu IV.
Na povrchu, mimo peptidiglykanovou vrstvu nebo vnější membránu, se často nachází proteinová S vrstva. Ačkoli funkce této vrstvy není zcela pochopena, věří se, že tato vrstva poskytuje chemickou a fyzikální ochranu povrchu buňky a může sloužit jako makromolekulární bariéra. Rovněž se věří, že S-vrstvy mohou mít další funkce, například mohou sloužit jako faktory patogenity v Campylobacter a obsahují vnější enzymy v Bacillus stearothermophilus.
Mnoho bakterií vylučuje extracelulární polymery mimo své buněčné stěny. Tyto polymery se obvykle skládají z polysacharidů a někdy z proteinů. Kapsle jsou relativně nepropustné struktury, které nelze barvit mnoha barvivy. Obvykle se používají k přilnutí bakterií k jiným buňkám nebo neživým povrchům při tvorbě biofilmu. Mají odlišnou strukturu od neorganizované slizniční vrstvy buněčných polymerů po vysoce strukturované membránové kapsle. Někdy se tyto struktury podílejí na ochraně buněk před absorpcí eukaryotickými buňkami, jako jsou makrofágy. Také sekrece hlenu má signální funkci pro pomalu se pohybující bakterie a případně se používá přímo pro pohyb bakterií.
Snad nejsnáze rozpoznatelnými extracelulárními strukturami bakteriální buňky jsou bičíky. Bakteriální bičíky jsou vláknité struktury, které se aktivně otáčejí kolem své osy pomocí bičíkového motoru a jsou zodpovědné za pohyb mnoha bakterií v kapalném médiu. Umístění bičíků závisí na druhu bakterií a je několika typů. Buněčné bičíky jsou složité struktury složené z mnoha proteinů. Samotné vlákno je složeno z bičíkového bičíku (FlaA), který tvoří trubkovité vlákno. Bazální motor je velký proteinový komplex, který obklopuje buněčnou stěnu a obě membrány (pokud existují) za vzniku rotačního motoru. Tento motor je poháněn elektrickým potenciálem přes cytoplazmatickou membránu.
Specializované sekreční systémy jsou navíc umístěny v cytoplazmatické membráně a buněčné membráně, jejichž struktura závisí na druhu bakterií.
Ve srovnání s eukaryoty je intracelulární struktura bakteriální buňky o něco jednodušší. Bakterie neobsahují téměř žádné membránové organely, jako eukaryoty. Chromozom a ribozomy jsou samozřejmě jediné snadno viditelné nitrobuněčné struktury, které se nacházejí ve všech bakteriích. Ačkoli některé skupiny bakterií obsahují složité specializované intracelulární struktury, některé z nich jsou diskutovány níže.
Celý vnitřek bakteriální buňky ve vnitřní membráně se nazývá cytoplazma. Homogenní frakce cytoplazmy obsahující sadu rozpustných RNA, proteinů, produktů a substrátů metabolických reakcí se nazývá cytosol. Další část cytoplazmy představují různé strukturální prvky, včetně chromozomu, ribozomů, bakteriálního cytoskeletu a dalších. Až donedávna se věřilo, že bakterie nemají cytoskelet, ale nyní bakterie našly ortology nebo dokonce homology všech typů eukaryotických vláken: mikrotubuly (FtsZ), aktin (MreB a ParM) a intermediální vlákna (Crescentin). Cytoskelet má mnoho funkcí, často je zodpovědný za tvar buňky a intracelulární transport.
Na rozdíl od eukaryot není bakteriální chromozom umístěn ve vnitřní části membránově omezeného jádra, ale je umístěn v cytoplazmě. To znamená, že k přenosu buněčných informací prostřednictvím procesů translace, transkripce a replikace dochází ve stejném oddělení a jeho složky mohou interagovat s jinými strukturami cytoplazmy, zejména ribozomy. Nebalený bakteriální chromozom používá histony jako eukaryoty, ale místo toho existuje v kompaktní superšpirálové struktuře nazývané nukleoid. Samotné bakteriální chromozomy jsou kruhové, i když existují příklady lineárních chromozomů (například v Borrelia burgdorferi). Spolu s chromozomální DNA obsahuje většina bakterií také malé, nezávislé kousky DNA zvané plazmidy, které často kódují jednotlivé proteiny, které jsou prospěšné, ale nejsou pro hostitelskou bakterii podstatné. Plasmidy mohou být bakteriemi snadno získány nebo ztraceny a mohou být přenášeny mezi bakteriemi jako forma horizontálního přenosu genů.
U většiny bakterií jsou četné intracelulární struktury ribozomu místem syntézy proteinů ve všech živých organismech. Ribozomy bakterií se také poněkud liší od ribozomů eukaryot a archea a mají sedimentační konstantu 70S (na rozdíl od 80S v eukaryotech). Ačkoli jsou ribozomy nejběžnějším intracelulárním proteinovým komplexem v bakteriích, někdy jsou pomocí elektronové mikroskopie pozorovány další velké komplexy, i když ve většině případů není jejich účel znám.
Jedním z hlavních rozdílů mezi bakteriální buňkou a eukaryotickou buňkou je absence jaderné membrány a často absence jakýchkoli membrán uvnitř cytoplazmy. Mnoho důležitých biochemických reakcí, jako jsou reakce energetického cyklu, probíhá prostřednictvím iontových gradientů přes membrány, což vytváří potenciální rozdíl jako baterie. Absence vnitřních membrán v bakteriích znamená, že tyto reakce, jako je přenos elektronů v reakcích elektronového transportního řetězce, probíhají přes cytoplazmatickou membránu, mezi cytoplazmou a periplazmatickou. U některých fotosyntetických bakterií však existuje rozvinutá síť fotosyntetických membrán odvozených od cytoplazmy. U purpurových bakterií (např. Rhodobacter) zachovaly si spojení s cytoplazmatickou membránou, je snadno detekovatelné na řezech pod elektronovým mikroskopem, ale u sinic je toto spojení buď obtížné ukázat, nebo se v procesu evoluce ztratí.
Některé bakterie vytvářejí intracelulární granule pro ukládání živin, jako je glykogen, polyfosfát, síra nebo polyhydroxyalkanoáty, což umožňuje bakteriím ukládat tyto živiny pro pozdější použití.
Plynové vezikuly jsou vřetenovité struktury nacházející se v některých planktonických bakteriích, které zajišťují vztlak buněk těchto bakterií a snižují jejich celkovou hustotu. Skládají se z proteinové skořápky, která je pro vodu velmi nepropustná, ale proniká většinou plynů. Úpravou množství plynu přítomného v jeho plynových vezikulách mohou bakterie zvýšit nebo snížit jejich celkovou hustotu a pohybovat se tak ve vodním sloupci nahoru nebo dolů a udržovat se v prostředí optimálním pro růst.
Karboxysomy jsou intracelulární struktury, které se nacházejí v mnoha autotrofních bakteriích, jako jsou sinice, dusičnaté bakterie a nitrobakterie. Jedná se o proteinové struktury, které morfologicky připomínají hlavy virových částic a obsahují enzymy pro fixaci oxidu uhličitého v těchto organismech (zejména ribulóza-bisfosfát-karboxyláza / oxygenáza, RuBisCO a karboanhydráza). Předpokládá se, že vysoká lokální koncentrace enzymů spolu s rychlou přeměnou bikarbonátu na karbonanhydrázu kyseliny uhličité umožňuje rychlejší a účinnější fixaci oxidu uhličitého, než je možné v cytoplazmě.
Je známo, že takové struktury obsahují koenzym B12 obsahující glycerol-dehydratázu, klíčový enzym při fermentaci glycerolu na 1,3-propandiol u některých členů čeledi Enterobacteriaceae (například Salmonella).
Známou třídou organel bakteriálních membrán, které se více podobají eukaryotickým organelám, ale jsou případně také spojeny s cytoplazmatickou membránou, jsou magnetosomy, které jsou přítomny v magnetotaktických bakteriích.
Za účasti bakterií se získávají fermentované mléčné výrobky (kefírové sýry) kyselina otsotová. Některé skupiny bakterií se používají k výrobě antibiotik a vitamínů. Používá se k nakládání zelí a opalování kůže. A v zemědělství se bakterie používají k výrobě a skladování krmiv pro zelená zvířata.
Bakterie mohou zkazit jídlo. Usazováním ve výrobcích produkují toxické látky pro lidi i zvířata.Pokud sérum NENÍ aplikováno včas a drogy jsou otráveny, může člověk zemřít! Zeleninu a ovoce proto před použitím určitě omyjte!
Některé bakterie, jako například Firmicutes, jsou schopné vytvářet endospory, což jim umožňuje odolat extrémním environmentálním a chemickým podmínkám (například grampozitivní Bacil, Anaerobacter, Heliobacterium a Clostridium). Téměř ve všech případech se vytvoří jedna endospora, nejedná se však o reprodukční proces Anaerobacter může tvořit až sedm endospor na buňku. Endospory mají centrální jádro složené z cytoplazmy obsahující DNA a ribozomy, obklopené korkovou vrstvou a chráněné neproniknutelnou a tuhou membránou. Endospory nevykazují žádný metabolismus a mohou odolat extrémním fyzikálním a chemickým tlakům, jako jsou vysoké úrovně ultrafialového záření, gama paprsky, detergenty, dezinfekční prostředky, teplo, tlak a sušení. V takovém neaktivním stavu mohou tyto organismy v některých případech zůstat životaschopné po miliony let a přežít i ve vesmíru. Endospory mohou způsobit onemocnění, například antrax může být způsoben vdechováním endospor Bacillus anthracis.
Metan oxidující bakterie v rodu Methylosinus také tvoří výtrusy odolné vůči vysychání, tzv exospory, protože jsou tvořeny pučením na konci buňky. Exospory neobsahují kyselinu diaminopikolinovou, charakteristickou složku endospor. Cysty jsou další neaktivní, silnostěnné struktury tvořené členy rodu Azotobacter, Bdellovibrio (bdelocysty), a Myxococcus (mixospory). Jsou odolné vůči vysychání a dalším nebezpečím, ale v menší míře než endopory. Když jsou cysty tvořeny zástupci Azotobacter, buněčné dělení končí vytvořením tlusté vícevrstvé stěny a pláště obklopující buňku. Vláknité aktinobakterie tvoří reprodukční spory dvou kategorií: klimatizace, což jsou řetězce spor vytvořených z filamentového mycelia, a sporangiespores, které jsou vytvořeny ve specializovaných váčcích, sporangia.
Z hlediska moderní vědy mají prokaryoty primitivní strukturu. Ale právě tato „jednoduchost“ 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 však neznamená, že bakteriální buňky zaostávají za buňkami zvířat nebo rostlin. Mikrobiologie již má znalosti o stovkách tisíc mikrobiálních druhů. Zástupci vědy však každý den objevují jejich nové typy a vlastnosti.
Není divu, že pro plný rozvoj zemského povrchu musí mít mikroorganismy různé formy:
Velikost bakterií se měří v nanometrech a mikrometrech. Jejich průměrná hodnota je 0,8 mikronu. Ale mezi nimi jsou obří prokaryoty, dosahující 125 mikronů a více. Skutečnými obry mezi trpaslíky jsou spirochety dlouhé 250 mikronů. Nyní s nimi porovnejte velikost nejmenší prokaryotické buňky: mykoplazmy docela „rostou“ a dosahují průměru 0,1-0,15 mikronů.
Stojí za to říci, že obří bakterie v prostředí tak snadno nepřežívají. Je pro ně obtížné najít dostatek živin pro sebe, aby mohli úspěšně plnit svoji funkci. Ale na druhou stranu nejsou snadnou kořistí pro dravce bakterií, kteří se živí svými protějšky-jednobuněčnými mikroorganismy, „obíhajícími kolem“ a pojídajícími je.
Za nepříznivých podmínek prostředí tvoří bakterie kapsli. Mikrokapsle těsně přiléhá ke zdi. Lze to vidět pouze elektronovým mikroskopem. Makrokapsle je často tvořena patogenními mikroby (pneumokoky). U Klebsiella pneumonia se vždy najde makrokapsle.
Kapslová membrána je útvar, který je volně spojen s buněčnou stěnou. Díky bakteriálním enzymům je obal podobný kapsli pokryt uhlohydráty (exopolysacharidy) vnějšího prostředí, což zajišťuje adhezi bakterií s různými povrchy, dokonce i zcela hladkými. Například streptokoky, vstupující do lidského těla, jsou schopné přilepit se na zuby a srdeční chlopně.
Funkce kapsle jsou různé:
Poskytují ponoření a vzestup. V půdě se bakteriální buňka pohybuje podél půdních kanálů.
Celý obsah buňky, s výjimkou jádra a buněčné stěny, se nazývá cytoplazma. Kapalná, bez strukturní fáze cytoplazmy (matrice) obsahuje ribozomy, membránové systémy, mitochondrie, plastidy a další struktury a také rezervní živiny. Cytoplazma má extrémně složitou, jemnou strukturu (vrstvená, zrnitá). Pomocí elektronového mikroskopu bylo odhaleno mnoho zajímavých detailů buněčné struktury.
Vnější lipoproteinová vrstva protoplastu bakterií, která má speciální fyzikální a chemické vlastnosti, se nazývá cytoplazmatická membrána. Všechny důležité struktury a organely jsou umístěny uvnitř cytoplazmy. Velmi důležitou roli hraje cytoplazmatická membrána - reguluje vstup látek do buňky a uvolňování metabolických produktů ven. Prostřednictvím membrány mohou živiny vstoupit do buňky v důsledku aktivního biochemického procesu zahrnujícího enzymy.
Kromě toho dochází v membráně k syntéze některých základních částí buňky, zejména složek buněčné stěny a kapsle. Nakonec cytoplazmatická membrána obsahuje nejdůležitější enzymy (biologické katalyzátory). Uspořádané uspořádání enzymů na membránách vám umožňuje regulovat jejich aktivitu a zabránit zničení některých enzymů jinými. Ribozomy jsou spojeny s membránou - strukturální částice, na kterých je syntetizován protein. Membrána se skládá z lipoproteinů. Je dostatečně silný a může poskytnout dočasnou existenci buňky bez skořápky. Cytoplazmatická membrána tvoří až 20% suché hmotnosti buňky.
Na elektronických fotografiích tenkých částí bakterií se cytoplazmatická membrána jeví jako souvislý pramen o síle asi 75 A, který se skládá ze světlé vrstvy (lipidů) uzavřené mezi dvěma tmavšími (proteiny). Každá vrstva je široká 20-30A. Taková membrána se nazývá elementární.
Cytoplazma bakteriálních buněk často obsahuje granule různých tvarů a velikostí. Jejich přítomnost však nelze považovat za jakýsi trvalý znak mikroorganismu, obvykle je do značné míry spojen s fyzikálními a chemickými podmínkami prostředí.
Mnoho cytoplazmatických inkluzí se skládá ze sloučenin, které slouží jako zdroj energie a uhlíku. Tyto zásobní látky se tvoří, když je tělu dodáno dostatečné množství živin, a naopak se používají, když je tělo umístěno do podmínek, které jsou z hlediska výživy méně příznivé.
U mnoha bakterií jsou granule složeny ze škrobu nebo jiných polysacharidů - glykogenu a granulózy. U některých bakterií se při pěstování v médiu bohatém na cukry nacházejí uvnitř buňky kapičky tuku. Dalším rozšířeným typem granulovaných inkluzí je volutin (metachromatinové granule). Tyto granule jsou složeny z polymetafosfátu (zásobní látka obsahující zbytky kyseliny fosforečné). Polymetafosfát slouží jako zdroj fosfátových skupin a energie pro tělo. Bakterie pravděpodobně akumulují volutin v neobvyklých podmínkách krmení, například v prostředí bez síry. Kapičky síry se nacházejí v cytoplazmě některých sirných bakterií.
Mezi plazmatickou membránou a buněčnou stěnou existuje spojení ve formě desmózy - můstků. Cytoplazmatická membrána často dává invaginaci - invaginaci do buňky. Tyto invaginace tvoří v cytoplazmě speciální membránové struktury, nazývané mezozomy.
Některé typy mezozomů jsou těla oddělená od cytoplazmy vlastní membránou. Uvnitř takových membránových vaků je zabaleno mnoho vezikul a tubulů. Tyto struktury plní v bakteriích celou řadu funkcí. Některé z těchto struktur jsou mitochondriální analogy.
Ostatní plní funkce endoplazmatického retikula nebo Golgiho aparátu. Fotosyntetický aparát bakterií vzniká také invaginací cytoplazmatické membrány. Po invaginaci cytoplazmy membrána pokračuje v růstu a vytváří hromádky, které se analogicky s granuláty rostlinných chloroplastů nazývají hromady thylakoidů. V těchto membránách, které často vyplňují většinu cytoplazmy bakteriální buňky, jsou lokalizovány pigmenty (bakteriochlorofyl, karotenoidy) a enzymy (cytochromy), které provádějí proces fotosyntézy.
Bakterie nemají takové jádro jako ve vyšších organismech (eukaryotech), ale existuje jeho analog - „jaderný ekvivalent“ - nukleoid, což je evolučně primitivnější forma organizace jaderné hmoty. Skládá se z jednoho uzavřeného v kruhovém dvouvláknovém řetězci DNA o délce 1,1-1,6 nm, který je považován za jediný bakteriální chromozom neboli genofor. Nukleoid v prokaryotech není od zbytku buňky ohraničen membránou - nemá jaderný obal.
Struktura nukleoidu zahrnuje RNA polymerázu, základní proteiny a žádné histony; chromozom je fixován na cytoplazmatické membráně a v grampozitivních bakteriích - na mezosomech. Bakteriální chromozom se replikuje polykonzervativním způsobem: dvojitá šroubovice rodičovské DNA se odvíjí a na šablonu každého polynukleotidového řetězce je sestaveno nové komplementární vlákno. Nukleoid nemá mitotický aparát a divergence dceřiných jader je zajištěna růstem cytoplazmatické membrány.
Bakteriální jádro je diferencovaná struktura. V závislosti na stupni vývoje buňky může být nukleoid diskrétní (nespojitý) a může sestávat ze samostatných fragmentů. To je způsobeno skutečností, že k rozdělení bakteriální buňky v čase dochází po dokončení replikačního cyklu molekuly DNA a vzniku dceřiných chromozomů.
Nukleoid obsahuje převážnou část genetické informace bakteriální buňky. Kromě nukleoidu byly v buňkách mnoha bakterií nalezeny extrachromozomální genetické prvky - plazmidy, reprezentované malými kruhovými molekulami DNA schopnými autonomní replikace.
Plazmidy jsou autonomní molekuly, stočené, dvouvláknové DNA. Jejich hmotnost je mnohem menší než hmotnost nukleotidu. Navzdory skutečnosti, že dědičná informace je zakódována v DNA plazmidů, nejsou pro bakteriální buňku životně důležité a nezbytné.
Cytoplazma bakterií obsahuje ribozomy - částice syntetizující bílkoviny o průměru 200A. V cele je jich více než tisíc. Ribozomy jsou tvořeny RNA a bílkovinami. U bakterií se mnoho ribozomů nachází volně v cytoplazmě, některé z nich mohou být spojeny s membránami.
Ribozomy jsou centry syntézy proteinů v buňce. Navíc se často spojují a vytvářejí agregáty nazývané polyribozomy nebo polysomy.
Inkluze jsou metabolické produkty jaderných a nejaderných buněk. Představují přísun živin: glykogen, škrob, síra, polyfosfát (valutin) atd. Inkluze často při barvení získávají jiný vzhled než barva barviva. Hodnoty lze použít k diagnostice záškrtu bacilu.
Jelikož je bakterie prokaryotický mikroorganismus, mnoho organel v buňkách bakterií vždy chybí, které jsou vlastní eukaryotickým organismům:
Je také třeba si uvědomit, že bakterie nemají buněčnou stěnu, takže procesy jako pinocytóza a fagocytóza nemohou pokračovat.
Jako speciální mikroorganismus jsou bakterie přizpůsobeny tak, aby existovaly v podmínkách, kde může chybět kyslík. A ke stejnému dýchání v nich dochází díky mezozomům. Je také velmi zajímavé, že zelené organismy jsou schopny fotosyntetizovat přesně stejným způsobem jako rostliny. Je však důležité vzít v úvahu, že v rostlinách probíhá proces fotosyntézy v chloroplastech a v bakteriích na membránách.
K reprodukci v bakteriální buňce dochází nejprimitivnějším způsobem. Zralá buňka se rozdělí na dvě části, po chvíli dosáhnou dospělosti a tento proces se opakuje. Za příznivých podmínek může dojít ke změně 70–80 generací denně. Je důležité si uvědomit, že bakterie díky své struktuře nemají přístup k takovým reprodukčním metodám, jako je mitóza a meióza. Jsou vlastní pouze eukaryotickým buňkám.
Je známo, že tvorba spór je jedním z několika způsobů šíření hub a rostlin. Ale bakterie také vědí, jak vytvářet spory, což je vlastní několika jejich druhům. Mají tuto schopnost, aby přežili obzvláště nepříznivé podmínky, které mohou být pro jejich životy nebezpečné.
Jsou známy takové druhy, které jsou schopné přežít i ve vesmíru. To nemůže být opakováno žádnými živými organismy. Bakterie se díky své jednoduchosti struktury staly předky života na Zemi. Ale skutečnost, že existují dodnes, ukazuje, jak jsou pro svět kolem nás důležití. S jejich pomocí se lidé mohou co nejvíce přiblížit odpovědi na otázku původu života na Zemi, neustále studovat bakterie a učit se něco nového.
Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) je běžná bakterie, která postihuje asi 30 procent všech lidí. U některých lidí je součástí mikrobiomu (mikroflóry) a nachází se jak uvnitř těla, tak na kůži nebo v ústech. Zatímco existují neškodné kmeny Staphylococcus aureus, jiné, jako například Staphylococcus aureus rezistentní na Methicilin, představují závažné zdravotní problémy, včetně kožních infekcí, kardiovaskulárních chorob, meningitidy a chorob trávicího systému.
Vědci z Vanderbiltovy univerzity zjistili, že bakterie stafylokoků dávají přednost lidské krvi před zvířecí. Tyto bakterie jsou částečně železo, které se nachází v hemoglobinu, který se nachází v červených krvinkách. Staphylococcus aureus rozbije krevní buňky, aby dosáhl železa uvnitř. Předpokládá se, že genetické variace hemoglobinu mohou u některých lidí způsobit, že jsou pro bakterie Staphylococcus žádanější než jiné.
Vědci zjistili, že bakterie v atmosféře mohou hrát roli při produkci deště a jiných forem srážek. Tento proces začíná, když jsou bakterie z rostlin vháněny do atmosféry. Ve výšce se kolem nich vytvoří led a začnou růst. Jakmile zmrazené bakterie dosáhnou určitého prahu růstu, led začne tát a vrací se na zem ve formě deště. Bakterie druhu Psuedomonas syringae byly dokonce nalezeny ve středu velkých částic krupobití. V buněčných membránách produkují speciální protein, který jim umožňuje jedinečným způsobem na sebe vázat vodu, což podporuje tvorbu ledu.
Vědci zjistili, že určité kmeny bakterií způsobujících akné mohou akné skutečně předcházet. Bakterie, které způsobují akné, Propionibacterium acnes, žijí v pórech naší pokožky. Když tyto bakterie vyvolají imunitní odpověď, oblast na kůži nabobtná a vytvoří se pupínky.
Bylo však zjištěno, že některé kmeny bakterií způsobují akné méně často. Tyto kmeny mohou být důvodem, proč lidé se zdravou kůží zřídka dostanou akné. Studiem genů kmenů Propionibacterium acnes shromážděných od lidí s akné a zdravou pletí vědci identifikovali kmen, který byl běžný na čisté kůži a jen zřídka se vyskytoval na kůži s akné. Budoucí výzkum bude zahrnovat pokusy vyvinout lék, který zabíjí pouze kmeny bakterií Propionibacterium acnes způsobující akné.
Kdo by si myslel, že pravidelné čištění zubů může pomoci předcházet srdečním chorobám? Předchozí studie zjistily souvislost mezi onemocněním dásní a kardiovaskulárními chorobami. Nyní vědci našli specifické spojení mezi těmito chorobami.
Předpokládá se, že bakterie i lidé produkují určité typy proteinů nazývané stresové proteiny. Tyto proteiny se tvoří, když buňky zažívají různé druhy stresových podmínek. Když má člověk infekci dásní, buňky imunitního systému začnou útočit na bakterie. Bakterie při napadení produkují stresové proteiny a bílé krvinky také napadají stresové proteiny.
Problém je v tom, že bílé krvinky nemohou rozlišovat mezi stresovými proteiny produkovanými bakteriemi a tělem produkovanými. V důsledku toho buňky imunitního systému také napadají stresové proteiny produkované tělem, což způsobuje akumulaci bílých krvinek v tepnách a vede k ateroskleróze. Kalcifikované srdce je hlavní příčinou kardiovaskulárních onemocnění.
Věděli jste, že čas strávený na zahradě nebo na zahradě vám může pomoci lépe se učit? Podle vědců může půdní bakterie Mycobacterium vaccae zlepšit učení u savců.
Tyto bakterie se pravděpodobně dostávají do našeho těla polykáním nebo dýcháním. Podle vědců bakterie Mycobacterium vaccae zlepšuje učení stimulací růstu neuronů v mozku, což vede ke zvýšení hladiny serotoninu a snížení úzkosti.
Studie byla provedena na myších krmených živými bakteriemi Mycobacterium vaccae. Výsledky ukázaly, že myši, které jedly bakterie, se pohybovaly bludištěm mnohem rychleji a s menší úzkostí než myši, které bakterie nejedly. Vědci naznačují, že Mycobacterium vaccae hraje roli při zlepšování nových výzev a snižování úrovně stresu.
Vědci z Národní laboratoře Argonne zjistili, že bakterie Bacillus subtilis má schopnost točit velmi malá ozubená kola. Tyto bakterie jsou aerobní, což znamená, že ke svému růstu a vývoji potřebují kyslík. Když jsou umístěny do roztoku s mikrobublinami vzduchu, bakterie se vznášejí v zubech ozubeného kola a způsobují, že se otočí určitým směrem.
K nastartování zařízení je zapotřebí několik set souběžně pracujících bakterií. Bylo také zjištěno, že bakterie mohou otáčet několik vzájemně propojených ozubených kol. Vědci byli schopni kontrolovat rychlost, s jakou bakterie točila ozubená kola, úpravou množství kyslíku v roztoku. Snížení množství kyslíku vedlo ke zpomalení bakterií. Odstranění kyslíku způsobí, že se úplně přestanou hýbat.
