Bakteritest rääkides esindame enamasti midagi negatiivset. Ometi teame neist väga vähe. Bakterite struktuur ja aktiivsus on üsna primitiivsed, kuid neid on mõne teadlase sõnul kõige rohkem muistsed elanikud Maa ja nii palju aastaid pole nad kuhugi kadunud ega välja surnud. Inimene kasutab mitut tüüpi selliseid mikroorganisme enda huvides, samas kui teised on tõsiste haiguste ja isegi epideemiate põhjustajad. Kuid mõnede bakterite kahju ei ole mõnikord vastavuses teiste kasulikkusega. Räägime nendest hämmastavatest mikroorganismidest ja tutvume nende struktuuri, füsioloogia ja klassifikatsiooniga.
Need on mittetuumalised, enamasti üherakulised mikroorganismid. Nende avastamine 1676. aastal on Hollandi teadlase A. Leeuwenhoeki teene, kes nägi esmakordselt mikroskoobi all pisikesi baktereid. Kuid nende olemuse, füsioloogia ja rolli inimelus uurimist alustas esmakordselt prantsuse keemik ja mikrobioloog Louis Pasteur 1850. aastatel. Bakterite struktuuri hakati aktiivselt uurima elektronmikroskoopide tulekuga. Selle rakk koosneb tsütoplasmaatilisest membraanist, ribosoomist ja nukleotiidist. Bakteri DNA on koondunud ühte kohta (nukleoplasmasse) ja on õhukeste niitide mähis. Tsütoplasma eraldatakse raku sein tsütoplasmaatiline membraan, see sisaldab nukleotiidi, mitmesuguseid membraanisüsteemid, raku kandmised. Bakteri ribosoom koosneb 60% ulatuses RNA-st, ülejäänu on valk. Allolev foto näitab salmonella struktuuri.
bakteritel on rakuline struktuur. Rakuseina paksus on umbes 20 nm ja erinevalt kõrgemad taimed, ei oma fibrillaarset struktuuri. Selle tugevuse tagab spetsiaalne kate, mida nimetatakse kotiks. See koosneb peamiselt polümeersest ainest - mureiinist. Selle komponendid (subühikud) on teatud järjestuses ühendatud spetsiaalseteks polüglükaaniahelateks. Koos lühikeste peptiididega moodustavad nad võrgustikku meenutava makromolekuli. See on mureiini kott.
Need mikroorganismid on võimelised aktiivselt liikuma. See viiakse läbi plasma flagellade tõttu, millel on spiraalne struktuur. Bakterid võivad liikuda kiirusega kuni 200 mikronit sekundis ja pöörata ümber oma telje 13 korda sekundis. Lipulite liikumisvõime tagab spetsiaalne kontraktiilne valk – flagelliin (analoogne lihasrakkudes leiduva müosiiniga).
Nende mõõtmed on järgmised: pikkus - kuni 20 mikronit, läbimõõt - 10-20 nm. Iga flagellum pärineb basaalkehast, mis on põimitud bakteriraku seina. Liikumisorganid võivad olla üksikud või paigutatud tervete kimpudena, nagu näiteks spirillas. Vippude arv võib sõltuda keskkonnatingimustest. Näiteks halva toitumisega Proteus vulgaris'el on ainult kaks subpolaarset lipukest, samas kui normaalsetes arengutingimustes võib neid kimpudena olla 2–50.
Bakteri ehitus (skeem allpool) on selline, et ta suudab üsna aktiivselt liikuda. Liikumine toimub enamikul juhtudel tõuke tõttu ja toimub peamiselt vedelas või niiskes keskkonnas. Sõltuvalt mõjutegurist, teisisõnu välise stiimuli tüübist, võib see olla:
Ühel ülaltoodud viisidest võivad bakterid, mille rakkude struktuursed omadused võimaldavad neil liikuda, tekitada kohtades, kus optimaalsed tingimused oma elatise jaoks. Mõnedel liikidel on lisaks vimpele arvukalt peenemaid niitjaid – neid nimetatakse "fimbriaeks" või "pilideks", kuid nende funktsiooni pole veel piisavalt uuritud. Bakterid, millel pole spetsiaalseid lippe, on võimelised libisema, kuid seda iseloomustab väga väike kiirus: umbes 250 mikronit minutis.
Teine väike bakterite rühm on autotroofid. Nad on võimelised sünteesima anorgaanilistest ainetest orgaanilisi aineid, suudavad osaliselt assimileerida atmosfääri süsinikdioksiidi ja on kemotroofid. Need bakterid on looduses keemiliste elementide ringis väga olulisel kohal.
Samuti on kaks tõeliste fototroofide rühma. Sellesse kategooriasse kuuluvate bakterite struktuursed omadused seisnevad selles, et nad sisaldavad ainet (pigmenti) bakterioklorofülli, mis on oma olemuselt seotud taimse klorofülliga, ja kuna neil puudub fotosüsteem II, toimub fotosüntees ilma hapniku eraldumiseta.
Peamine paljunemisviis on algse emaraku jagunemine kaheks (amitoos). Piklike kujundite puhul toimub see alati pikiteljega risti. Sel juhul toimuvad bakteri struktuuris lühiajalised muutused: raku servast keskkohani moodustub põikivahesein, mida mööda seejärel jaguneb vanemorganism. See seletab kuningriigi vana nime - Drobyanki. Pärast jagunemist võivad rakud jääda ühendatuks ebastabiilsete, lahtiste ahelatega.
Need on need, mida saab tuvastada eristavad tunnused teatud tüüpi bakterite, näiteks streptokokkide struktuur.
Teine paljunemisviis on sporulatsioon. See on otseselt seotud sooviga kohaneda ebasoodsate tingimustega ja on suunatud nende üleelamisele. Mõnes pulgakujulises bakteris moodustuvad eosed endogeenselt, st raku sees. Need on väga kuumakindlad ja säilivad ka pikemal keetmisel. Eoste moodustumine algab mitmesugustest keemilised reaktsioonid emarakus, samal ajal lagundades umbes 75% kõigist selle valkudest. Siis toimub jagunemine. Sel juhul moodustub kaks tütarrakku. Üks neist (väiksem) on kaetud paksu kestaga, mis võib hõivata kuni 50% mahust - see on eos. See püsib elujõulisena ja idanemisvalmis 200-300 aastat.
Mõned liigid on võimelised seksuaalseks paljunemiseks. See protsess avastati esmakordselt 1946. aastal, kui uuriti Escherichia coli bakteri rakustruktuuri. Selgus, et geneetilise materjali osaline ülekandmine on võimalik. See tähendab, et DNA fragmendid kantakse konjugatsiooni käigus ühelt rakult (doonorilt) teisele (retsipiendile). Seda tehakse bakteriofaagide või transformatsiooni abil.
Bakteri ehitus ja füsioloogia tunnused on sellised, et in ideaalsed tingimused jagunemisprotsess toimub pidevalt ja väga kiiresti (iga 20-30 minuti järel). Aga sisse looduskeskkond seda piiravad mitmesugused tegurid (päikesevalgus, toitainekeskkond, temperatuur jne).
Nende mikroorganismide klassifitseerimisel lähtutakse bakteriraku seina erinevast struktuurist, mis määrab aniliinvärvi säilimise rakus või selle leostumise. Selle tuvastas H. K. Gram ja seejärel tuvastati vastavalt tema nimele kaks suurt mikroorganismide jagunemist, mida käsitleme allpool.
Nendel mikroorganismidel on mitmekihiline mureiinkate (30-70% rakuseina kogu kuivmassist), mille tõttu ei uhu rakkudest välja aniliinvärv (grampositiivse bakteri ehitus on skemaatiliselt näidatud ülaltoodud foto vasakul ja gramnegatiivne paremal). Nende eripära on see, et diaminopimeelhape asendatakse sageli lüsiiniga. Valgusisaldus on palju väiksem ja polüsahhariidid puuduvad või on seotud kovalentsete sidemetega. Kõik selle osakonna bakterid on jagatud mitmeks rühmaks:
Sellistel mikroorganismidel on mureiinivõrk väga õhuke, selle osakaal kogu rakuseina kuivmassist on vaid 10%, ülejäänu on lipoproteiinid, lipopolüsahhariidid jne. Grami värvimisega kaasas olevad ained pestakse kergesti välja. Toitumise tüübi järgi on gramnegatiivsed bakterid fototroofid või kemotroofid, mõned liigid on võimelised fotosünteesiks. Osakonnasisene klassifikatsioon on kujunemisel, erinevad perekonnad liidetakse morfoloogia, ainevahetuse ja muude tegurite põhjal 12 rühma.
Vaatamata näilisele nähtamatusele on bakteritel inimese jaoks suur tähtsus, nii positiivne kui ka negatiivne. Paljude toiduainete tootmine on võimatu ilma selle kuningriigi üksikute esindajate osaluseta. Bakterite struktuur ja elutegevus võimaldavad meil saada palju piimatooteid (juustud, jogurtid, keefir ja palju muud). Need mikroorganismid osalevad käärimisprotsessides, kääritamises.
Paljud bakteritüübid on loomade ja inimeste haiguste tekitajad, nagu siberi katk, teetanus, difteeria, tuberkuloos, katk jne. Kuid samal ajal osalevad mikroorganismid erinevates tööstuslikes toodangus: see on geenitehnoloogia, tootmine. antibiootikumid, ensüümid ja teised. valgud, kunstlik jäätmete lagundamine (nt metaani lagundamine Reovesi), metallide rikastamine. Mõned bakterid kasvavad naftasaadusterikastel substraatidel ja see on indikaatoriks uute maardlate otsimisel ja arendamisel.
Peamised erinevused prokarüootse (bakteriaalse) raku ja eukarüootse raku vahel on järgmised: formaliseeritud tuuma (st tuumamembraani) puudumine, rakusiseste membraanide, nukleoolide, Golgi kompleksi, lüsosoomide ja mitokondrite puudumine.
Bakteriraku peamised struktuurid on järgmised:
Nukleoid - on bakteriraku pärilik (geneetiline) materjal, mida esindab 1 DNA molekul, mis on suletud rõngasse ja ülikeritud (keerdunud lahtiseks palliks). DNA pikkus on umbes 1 mm. Infohulk on umbes 1000 geeni (tunnust). Nukleoid ei ole tsütoplasmast membraaniga eraldatud.
Tsütoplasma on kolloid, st. vesilahus valgud, süsivesikud. Lipiidid, mineraalid, milles on ribosoome, inklusioone, plasmiide.
Valkude süntees toimub ribosoomidel. Prokarüootide ribosoomid erinevad eukarüootsetest väiksemate suuruste poolest (70 S).
Inklusioonid on bakteriraku varutoitained, aga ka pigmentide kogunemine. Varutoitainete hulka kuuluvad: volutiini (anorgaanilise polüfosfaadi) graanulid, glükogeen, granuloos, tärklis, rasvatilgad, pigmendi, väävli, kaltsiumi akumulatsioonid. Inklusioonid tekivad reeglina siis, kui baktereid kasvatatakse rikkalikul toitainekeskkonnal ja kaovad nälgimise ajal.
Rakumembraan – piirab tsütoplasmat. Koosneb kahekordsest fosfolipiidide kihist ja sisseehitatud membraanivalkudest. CM-id mängivad lisaks barjääri- ja transpordifunktsioonidele ka metaboolse aktiivsuse keskuse rolli (erinevalt eukarüootsest rakust). Membraanvalke, mis vastutavad oluliste ainete rakku transportimise eest, nimetatakse permeaasideks. CM-i sisepinnal on ensüümiansamblid, st energiakandjate - ATP molekulide - sünteesi eest vastutavad ensüümmolekulide järjestatud akumulatsioonid. CM võib moodustada tsütoplasmasse invaginatsioone, mida nimetatakse mesosoomideks. Mesosoome on kahte tüüpi:
Vaheseinad - moodustavad raku jagunemise protsessis põiki vaheseinad.
Külgmised - suurendavad CM-i pinda ja suurendavad ainevahetusprotsesside kiirust.
Nukleoid, CP ja CM moodustavad protoplasti.
Bakterite üheks iseloomulikuks omaduseks on väga kõrge rakusisene osmootne rõhk (5–20 atm), mis tuleneb intensiivsest ainevahetusest. Seetõttu ümbritseb bakterirakk osmootse šoki eest kaitsmiseks tugeva rakuseinaga.
Rakuseina ehituse järgi jagunevad kõik bakterid 2 rühma: Ühekihilise rakuseinaga – grampositiivsed. Kahekihilise rakuseina olemasolu - gramnegatiivne. Nimedel Gram+ ja Gram- on oma ajalugu. 1884. aastal töötas Taani mikrobioloog Hans Christian Gram välja originaalse meetodi mikroobide värvimiseks, mille tulemusena värviti osa baktereid siniseks (gram+) ja teised punaseks (gram-). Bakterite erineva värvuse keemiline alus Grami meetodil selgus suhteliselt hiljuti - umbes 35 aastat tagasi. Selgus, et G- ja G+ bakteritel on erinev rakuseina struktuur. G+ bakterite rakuseina ehitus. G+ bakterite rakuseina aluse moodustavad 2 polümeeri: peptidoglükaan ja teikhoehapped. Peptidoglükaan on lineaarne polümeer vahelduvate muraamhappe ja atsetüülglükoosamiini jääkidega. Tetrapeptiid (valk) on kovalentselt seotud muraamhappega. Peptiidoglükaani ahelad on omavahel seotud peptiidide kaudu ja moodustavad tugeva raamistiku – rakuseina aluse. Peptiidoglükaani ahelate vahel on veel üks polümeer - teikhoiinhapped (glütserool TK ja ribitool TK) - polüfosfaatide polümeer. Teichoiinhapped toimivad rakuseina pinnal ja on G+ bakterite peamised antigeenid. Lisaks sisaldub G+ bakterite rakuseinas Mg ribonukleaat. G-bakterite sein koosneb 2 kihist: sisemist kihti esindab peptidoglükaani mono- või kahekiht (õhuke kiht). Välimine kiht koosneb lipopolüsahhariididest, lipoproteiinidest, valkudest, fosfolipiididest. Kõigi G-bakterite LPS-il on toksilised ja läviomadused ning neid nimetatakse endotoksiinideks.
Kokkupuutel teatud ainetega, näiteks penitsilliiniga, on peptidoglükaani kihi süntees häiritud. Samal ajal tekib G+ bakteritest protoplast, G-bakteritest aga sferoplast (sest rakuseina välimine kiht säilib).
Kell teatud tingimustel rakuseinata rakkude kultiveerimine säilitab võime kasvada ja jaguneda ning selliseid vorme nimetatakse L-vormideks (Listeri Instituudi nime järgi, kus see nähtus avastati). Mõnel juhul võivad L-vormid pärast rakuseina sünteesi inhibeeriva teguri kõrvaldamist muutuda oma esialgseteks vormideks.
Paljud bakterid sünteesivad mukopolüsahhariididest koosnevat limaskesta, mis ladestub rakuseina välisküljele, ümbritsedes bakterirakku limaskesta ümbrisega. See on kapsel. Kapsli ülesanne on kaitsta baktereid fasotsütoosi eest.
Bakteriraku pinnastruktuurid.
Substraadile kinnitumise (adhesiooni) organid on pillid (fimbriae) või ripsmed. Nad saavad alguse rakumembraanist. Koosneb piliini valgust. Pili arv võib ulatuda 400-ni 1 raku kohta.
Päriliku teabe edastamise organid on F-drank või sex-drank. F-pillid tekivad ainult siis, kui rakk on plasmiidi suhtes paaritu, sest F-pili valgud kodeerivad plasmiidset DNA-d. Need on õhukesed pikad torud, mis kinnituvad teise bakteriraku külge. Moodustunud kanali kaudu läheb plasmiid naaberbakterirakku.
Liikumisorganid - flagellad - on spiraalsed niidid. Nende pikkus võib ületada nende läbimõõtu 10 või enam korda. Lipud koosnevad flagelliinist. Lipu põhi on basaalkeha kaudu ühendatud rakumembraaniga. Põhikeha koosneb rõngaste süsteemist, mis pöörledes edastavad pöörlev liikumine flagellum. Lipu asukoha järgi jagunevad bakterid mono-, lofo-, amfi-, peritrihseks.
Bakterid (vanakreeka keelest "pulk") on mittetuumaliste (prokarüootsete) mikroorganismide kuningriik (rühm), mis on reeglina üherakuline. Tänapäeval on teada ja kirjeldatud umbes kümme tuhat nende liiki. Teadlaste arvates on neid rohkem kui miljon.
Sellel võib olla ümmargune, keerdunud, vardakujuline kuju. Harvadel juhtudel esineb kuup-, tetraeedri-, tähtkujulisi, aga ka O- või C-kujulisi vorme. määrab bakteriraku võimed. Näiteks on mikroorganismidel olenevalt vormist erinev liikuvus, võime pinnale kinnituda, toitainete ühendeid omastada ühel või teisel viisil.
Bakterirakk sisaldab kolme kohustuslikku struktuuri: tsütoplasmaatiline membraan, ribosoomid ja nukleoid.
Membraanist väljastpoolt on mitu kihti. Eelkõige on limaskest, kapsel, rakusein. Lisaks arenevad väljastpoolt mitmesugused pinnastruktuurid: villid, flagellad. Tsütoplasma ja membraan on kombineeritud mõistes "protoplast".
Bakterirakk kogu selle sisuga on väliskeskkonnast piiratud membraaniga. Sees, tsütoplasma homogeenses fraktsioonis, on valgud, lahustuv RNA, metaboolsete reaktsioonide substraadid ja mitmesugused ühendid. Ülejäänud sisaldab erinevaid konstruktsioonielemente.
Ei sisalda tuumamembraane ega muid intratsütoplasmaatilisi membraane, mis ei ole tsütoplasmaatilise membraani derivaadid. Mõnele prokarüootile on aga iseloomulikud peamise kesta lokaalsed "eendid". Need "eendid" - mesosoomid - täidavad erinevaid funktsioone ja jagavad bakteriraku funktsionaalselt erinevateks osadeks.
Kõik eluks vajalikud andmed sisalduvad ühes DNA-s. Bakterirakku sisaldav kromosoom on reeglina kovalentselt suletud ringi kujul. Ühel hetkel kinnitub DNA membraanile ja asetatakse eraldi, kuid mitte tsütoplasmast eraldatud struktuuri. Seda struktuuri nimetatakse nukleoidiks. Lahtivoldituna on bakterikromosoom üle millimeetri pikk. Tavaliselt esitatakse see ühes eksemplaris. Teisisõnu, prokarüootid on peaaegu kõik haploidsed. Teatud konkreetsetel tingimustel võib aga bakterirakk sisaldada oma kromosoomi koopiaid.
Erilise tähtsusega bakterite elus on.Kuid see struktuurielement ei ole kohustuslik. AT laboratoorsed tingimused saadi mõned prokarüootide vormid, milles sein täielikult või osaliselt puudus. Need bakterid võivad normaalsetes tingimustes eksisteerida, kuid mõnel juhul kaotasid nad jagunemisvõime. Looduses on rühm prokarüoote, mille struktuuris ei ole seinu.
Seinast välispinnal võib paikneda amorfne kiht – kapsel. Limakihid eralduvad mikroorganismist üsna kergesti, neil puudub seos rakuga. Karbid on ka peene struktuuriga, nad ei ole amorfsed.
Teatud vormide bakterite paljundamine toimub võrdse suurusega binaarse põiki lõhustumise või pungamise teel. Kell erinevad rühmad täheldatud erinevad variandid jaotus. Näiteks sinivetikate puhul toimub paljunemine mitmel viisil - mitme järjestikuse kahendjaotuse kaudu. Selle tulemusena moodustub neli kuni tuhat uut mikroorganismi. Neil on spetsiaalsed mehhanismid, millega tagatakse genotüübi plastilisus, mis on vajalik muutuva keskkonna ja evolutsiooniga kohanemiseks.
Bakterid on mikroskoopilised üherakulised organismid. Bakteriraku ehitusel on tunnuseid, mis on põhjuseks bakterite eraldumisel omaette elumaailma kuningriiki.
Enamikul bakteritel on kolm kesta:
Rakumembraan on otseses kontaktis raku sisuga – tsütoplasmaga. Ta on õhuke ja pehme.
Rakusein on tihe, paksem kest. Selle ülesanne on kaitsta ja toetada rakku. Rakuseinal ja membraanil on poorid, mille kaudu sisenevad rakku vajalikud ained.
Paljudel bakteritel on limaskestakapsel, mis täidab kaitsefunktsiooni ja tagab kleepumise erinevatele pindadele.
TOP 4 artiklitkes sellega kaasa lugesid
Just tänu limaskestale kleepuvad streptokokid (teatud tüüpi bakterid) hammaste külge ja põhjustavad hammaste lagunemist.
Tsütoplasma on raku sisemus. 75% koosneb veest. Tsütoplasmas on kandmised - rasva ja glükogeeni tilgad. Need on raku varutoitained.
Riis. 1. Bakteriraku ehituse skeem.
Nukleoid tähendab "nagu tuum". Bakteritel ei ole tõelist või, nagu öeldakse, vormitud tuuma. See tähendab, et neil ei ole tuumaümbrist ja tuumaruumi, nagu seente, taimede ja loomade rakkudel. DNA asub otse tsütoplasmas.
DNA funktsioonid:
Tõelise tuuma puudumine on kõige rohkem oluline omadus bakterirakk.
Erinevalt taime- ja loomarakkudest ei ole bakteritel membraanidest ehitatud organelle.
Kuid bakterite rakumembraan tungib mõnes kohas tsütoplasmasse, moodustades voldid, mida nimetatakse mesosoomiks. Mesosoom osaleb rakkude paljunemises ja energiavahetuses ning asendab justkui membraani organelle.
Ainus bakterites leiduv organell on ribosoom. Need on väikesed kehad, mis asuvad tsütoplasmas ja sünteesivad valke.
Paljudel bakteritel on lipp, millega nad vedelas keskkonnas liiguvad.
Bakterirakkude kuju on erinev. Palli kujul olevaid baktereid nimetatakse kokkideks. Koma kujul - vibrios. Vardakujulised bakterid on batsillid. Spirilla näeb välja nagu laineline joon.
Riis. 2. Bakterirakkude vormid.
Baktereid saab näha ainult mikroskoobi all. Keskmine raku suurus on 1-10 mikronit. Seal on kuni 100 mikroni pikkuseid baktereid. (1 µm = 0,001 mm).
Ebasoodsate tingimuste ilmnemisel läheb bakterirakk puhkeolekusse, mida nimetatakse spooriks. Vaidluse põhjused võivad olla:
Üleminek toimub kiiresti, 18-20 tunni jooksul ja rakk võib eosseisundis olla sadu aastaid. Normaalsete tingimuste taastumisel idaneb bakter eosest 4-5 tunni jooksul ja läheb normaalsesse eluviisi.
Riis. 3. Eoste moodustumise skeem.
Bakterid paljunevad jagunemise teel. Ajavahemik raku sünnist jagunemiseni on 20-30 minutit. Seetõttu on bakterid Maal laialt levinud.
Saime teada, et üldiselt on bakterirakud nagu taime- ja loomarakud, neil on membraan, tsütoplasma, DNA. Peamine erinevus bakterirakkude vahel on moodustunud tuuma puudumine. Seetõttu nimetatakse baktereid tuumaeelseteks organismideks (prokarüootideks).
Keskmine hinne: 4.1. Kokku saadud hinnanguid: 295.
Kohustuslik ja valikuline konstruktsioonikomponendid bakterirakud, nende funktsioonid. Grampositiivsete ja gramnegatiivsete bakterite rakuseina struktuuri erinevus. Bakterite L-vormid ja mittekultiveeritavad vormid
Bakterid on prokarüootid ja erinevad oluliselt taime- ja loomarakkudest (eukarüootidest). Need kuuluvad ainuraksete organismide hulka ja koosnevad rakuseinast, tsütoplasmaatilisest membraanist, tsütoplasmast, nukleoidist (bakteriraku kohustuslikud komponendid). Mõnel bakteril võivad olla lipud, kapslid, eosed (bakteriraku valikulised komponendid).
Prokarüootses rakus nimetatakse väljaspool tsütoplasmamembraani paiknevaid struktuure pindmisteks (rakuseina, kapsli, lipu, villid).
Rakusein on bakteriraku oluline struktuurielement, mis asub tsütoplasmaatilise membraani ja kapsli vahel; mittekapslite bakterites on see raku välimine kest. Täidab mitmeid funktsioone: kaitseb baktereid osmootse šoki ja muude kahjustavate tegurite eest, määrab nende kuju, osaleb ainevahetuses; paljudes patogeensete bakterite liikides on see mürgine, sisaldab pinnaantigeene ja kannab pinnal ka spetsiifilisi faagide retseptoreid. Bakteriraku seinal on poorid, mis on seotud eksotoksiinide ja teiste bakteriaalsete eksoproteiinide transpordiga.
Bakteriraku seina põhikomponendiks on peptidoglükaan ehk mureiin (lat. murus - sein), tugipolümeer, millel on võrgustik ja mis moodustab bakteriraku jäiga (kõva) välisraami. Peptidoglükaanil on põhiahel (karkass), mis koosneb N-atsetüül-M-glükosamiini ja N-atsetüülmuraamhappe vahelduvatest jääkidest, mis on ühendatud 1,4-glükosiidsidemetega, identsetest tetrapeptiidkülgahelatest, mis on seotud N-atsetüülmuraamhappe molekulidega, ja lühikesest põikpeptiidist ahelad, polüsahhariidahelaid ühendavad sillad.
Tinktoorsete omaduste järgi jagunevad kõik bakterid kahte rühma: grampositiivsed ja gramnegatiivsed. Grampositiivsed bakterid fikseerivad kindlalt emajuurvioletse ja joodi kompleksi, ei muuda etanooliga värvi ega taju seetõttu täiendavat värvainet fuksiini, mis jääb värviliseks. lilla. Gramnegatiivsetel bakteritel pestakse see kompleks etanooliga kergesti rakust välja ja nad muutuvad fuksiini täiendaval manustamisel punaseks. Mõne bakteri puhul täheldatakse Grami positiivset plekki ainult aktiivse kasvu faasis. Prokarüootide võime Grami meetodi järgi värvida või etanooliga värvitustada on määratud nende rakuseina keemilise koostise ja ultrastruktuuri eripäradega. bakteriaalne klamüüdia trahhoom
Bakterite L-vormid on bakterite fenotüübilised modifikatsioonid või mutandid, mis on osaliselt või täielikult kaotanud rakuseina peptidoglükaani sünteesimise võime. Seega on L-vormid bakterid, mille rakuseinas on defektid. Need moodustuvad L-transformeerivate ainete - antibiootikumide (penitsilliin, polümüksiin, batsitratsiin, venkomütsiin, streptomütsiin), aminohapete (glütsiin, metioniin, leutsiin jne), lüsosüümi ensüümi, ultraviolett- ja röntgenikiirguse mõjul. Erinevalt protoplastidest ja sferoplastidest on L-vormidel suhteliselt kõrge elujõulisus ja väljendunud paljunemisvõime. Morfoloogiliste ja kultuuriliste omaduste poolest erinevad nad järsult algsetest bakteritest, mis on tingitud rakuseina kadumisest ja metaboolse aktiivsuse muutustest. L-vormi rakkudel on hästi arenenud intratsütoplasmaatiliste membraanide süsteem ja müeliinitaolised struktuurid. Rakuseina defekti tõttu on nad osmootselt ebastabiilsed ja neid saab kasvatada ainult spetsiaalsetel kõrge osmootse rõhuga söötmetel; nad läbivad bakterifiltreid. Bakteritel on stabiilsed ja ebastabiilsed L-vormid. Esimestel puudub täielikult jäik rakusein; nad pöörduvad väga harva oma originaali tagasi bakteriaalsed vormid. Viimastel võib olla rakuseina elemente, milles neil on sarnasusi sferoplastidega; nende moodustumist põhjustanud teguri puudumisel pöörduvad nad tagasi algsete rakkude juurde.
L-vormide moodustumise protsessi nimetatakse L-transformatsiooniks või L-induktsiooniks. Peaaegu kõik bakteritüübid, sealhulgas patogeenid (brutselloos, tuberkuloos, listeria jne), on võimelised L-transformatsiooniks.
L-vormidel on suur tähtsus krooniliste korduvate infektsioonide tekkes, patogeenide kandmisel, nende pikaajalisel püsimisel organismis. Bakterite L-vormide poolt põhjustatud nakkusprotsessi iseloomustab ebatüüpilisus, kulgemise kestus, haiguse tõsidus ja keemiaravile on raske reageerida.
Kapsel on limaskesta kiht, mis asub bakteri rakuseina kohal. Kapsli aine on keskkonnast selgelt piiritletud. Kapsel ei ole bakteriraku kohustuslik struktuur: selle kadumine ei too kaasa bakteri surma.
Kapslite sisu koosneb väga hüdrofiilsetest mitsellidest, samas kui nende keemiline koostis on väga mitmekesine. Enamiku prokarüootsete kapslite põhikomponendid on homo- või heteropolüsahhariidid (Entsrobacteria jt). Mõnede batsilliliikide puhul on kapslid valmistatud polüpeptiidist.
Kapslid tagavad bakterite ellujäämise, kaitstes neid nende eest mehaanilised kahjustused, kuivatamine, nakatumine faagide, toksiliste ainetega ja patogeensetes vormides - makroorganismi kaitsvate jõudude toimest: kapseldatud rakud on halvasti fagotsütoositud. Teatud tüüpi bakterites, sealhulgas patogeensetes, soodustab see rakkude kinnitumist substraadiga.
Lipud on bakterite liikumise organellid, mida esindavad õhukesed, pikad, valgulise iseloomuga niitjad struktuurid.
Lipu koosneb kolmest osast: spiraalfilament, konks ja põhikeha. Konks – kumer valgusilinder, mis toimib painduva lülina basaalkeha ja lipu jäiga hõõgniidi vahel. Põhikeha on keeruline struktuur, mis koosneb keskvardast (teljest) ja rõngastest.
Lipud ei ole bakteriraku elutähtsad struktuurid: bakteritel on faasivariatsioone, kui nad esinevad ühes raku arengufaasis ja puuduvad teises.
Vippude arv ja asukoht bakterites erinevad tüübid ei ole samad, kuid on ühe liigi jaoks stabiilsed. Olenevalt sellest eristatakse järgmisi lipuliste bakterite rühmi: moiotrichous - ühe polaarse lipuga bakterid; amfitrikoossed – kahe polaarse viburiga või mõlemas otsas kimp lipudega bakterid; lophotrichous - bakterid, millel on raku ühes otsas lipukimp; peritrichous - bakterid, millel on palju flagellasid, mis paiknevad raku külgedel või kogu selle pinnal. Baktereid, millel pole flagellat, nimetatakse atrichiaks.
Liikumisorganitena on lipukesed tüüpilised hõljuvatele pulgakujulistele ja käänulistele bakterivormidele ning neid leidub kokkides vaid üksikjuhtudel. Need tagavad tõhusa liikumise vedelas keskkonnas ja aeglasema liikumise tahkete aluspindade pinnal.
Pili (fimbria, villi) - sirged õhukesed õõnsad valgusilindrid, mis ulatuvad välja bakteriraku pinnalt. Neid moodustab spetsiifiline valk - piliin, need pärinevad tsütoplasmaatilisest membraanist, leiduvad bakterite liikuvates ja liikumatutes vormides ning on nähtavad ainult elektronmikroskoobis. Raku pinnal võib olla 1-2, 50-400 või enam piit kuni mitme tuhandeni.
Pili on kahte klassi: seksuaalne (sekspili) ja üldist tüüpi pili, mida sagedamini nimetatakse fimbriateks. Samal bakteril võivad olla erineva iseloomuga pilid. Soopilused ilmuvad bakterite pinnale konjugatsiooniprotsessis ja toimivad organellidena, mille kaudu toimub geneetilise materjali (DNA) ülekanne doonorilt retsipiendile.
Pili osaleb bakterite adhesioonis aglomeraatideks, mikroobide kinnitumisel erinevatele substraatidele, sealhulgas rakkudele (adhesiivne funktsioon), metaboliitide transpordis, samuti aitab kaasa kilede moodustumisele vedela keskkonna pinnale; põhjustada erütrotsüütide aglutinatsiooni.
Tsütoplasmaatiline membraan (plasmolemma) on bakterirakkude poolläbilaskev lipoproteiini struktuur, mis eraldab tsütoplasma rakuseinast. See on raku oluline polüfunktsionaalne komponent. Tsütoplasmaatilise membraani hävitamine põhjustab bakteriraku surma.
Tsütoplasmaatiline membraan on keemiliselt valgu-lipiidide kompleks, mis koosneb valkudest ja lipiididest. Põhiosa membraanilipiididest moodustavad fosfolipiidid. See on üles ehitatud kahest monomolekulaarsest valgukihist, mille vahel on lipiidikiht, mis koosneb kahest reast õigesti orienteeritud lipiidimolekulidest.
Tsütoplasmaatiline membraan toimib raku osmootse barjäärina, kontrollib toitainete sisenemist rakku ja ainevahetusproduktide väljutamist väljapoole, sisaldab substraadispetsiifilisi permeaasi ensüüme, mis kannavad aktiivselt selektiivselt orgaanilisi ja anorgaanilisi molekule.
Rakkude kasvu protsessis moodustab tsütoplasmaatiline membraan arvukalt invaginaate, mis moodustavad membraani intratsütoplasmaatilised struktuurid. Membraani lokaalseid invaginaate nimetatakse mesosoomideks. Need struktuurid ekspresseeruvad hästi grampositiivsetes bakterites, halvemini - gramnegatiivsetes ja halvasti - riketsiates ja mükoplasmades.
Mesosoomid, nagu tsütoplasmaatiline membraan, on bakterite hingamistegevuse keskused, seetõttu nimetatakse neid mõnikord mitokondrite analoogideks. Mesosoomide tähtsust pole aga veel lõplikult välja selgitatud. Nad suurendavad membraanide tööpinda, täites võib-olla ainult struktuurset funktsiooni, jagades bakteriraku suhteliselt eraldiseisvateks sektsioonideks, mis tekitab rohkem soodsad tingimused ensümaatiliste protsesside jaoks. Patogeensetes bakterites pakuvad nad eksotoksiinide valgumolekulide transporti.
Tsütoplasma - bakteriraku sisu, mis on piiritletud tsütoplasmaatilise membraaniga. See koosneb tsütosoolist - homogeensest fraktsioonist, mis sisaldab lahustuvaid RNA komponente, substraataineid, ensüüme, ainevahetusprodukte ja struktuurielemente - ribosoomid, intratsütoplasmaatilised membraanid, inklusioonid ja nukleoid.
Ribosoomid on organellid, mis teostavad valkude sünteesi. Need koosnevad valkudest ja RNA-st, mis on kompleksiks ühendatud vesiniku ja hüdrofoobsete sidemetega.
leidub bakterite tsütoplasmas erinevat tüüpi kandmisel. Need võivad olla tahked, vedelad või gaasilised, valgulise membraaniga või ilma ja esineda vahelduvalt. Märkimisväärse osa neist moodustavad varutoitained ja raku ainevahetuse saadused. Varutoitainete hulka kuuluvad: polüsahhariidid, lipiidid, polüfosfaadid, väävliladestused jne. Polüsahhariidse iseloomuga lisanditest leidub sagedamini glükogeeni ja tärkliselaadset ainet granuloosi, mis toimivad süsiniku- ja energiamaterjali allikana. Lipiidid kogunevad rakkudesse rasvagraanulite ja tilkade kujul. Mükobakterid koguvad vahasid varuainetena. Mõne spirilla ja teiste rakud sisaldavad polüfosfaatidest moodustunud volutiini graanuleid. Neid iseloomustab metakromaasia: toluidiinsinine ja metüleensinine värvivad need lillakaspunaseks. Volutini graanulid mängivad fosfaadiladude rolli. Membraaniga ümbritsetud kandjate hulka kuuluvad ka gaasivakuoolid ehk aerosoomid, need vähendavad rakkude erimassi ja neid leidub vees elavates prokarüootides.
Nukleoid on prokarüootide tuum. See koosneb ühest kaheahelalisest DNA ahelast, mis on suletud rõngasse, mida peetakse üheks bakteriaalseks kromosoomiks ehk genofooriks.
Prokarüootides olev nukleoid ei ole ülejäänud rakust membraaniga piiritletud – sellel puudub tuumaümbris.
Nukleoidstruktuuride hulka kuuluvad RNA polümeraas, aluselised valgud ja puuduvad histoonid; kromosoom on fikseeritud tsütoplasmaatilisel membraanil ja grampositiivsete bakterite puhul - mesosoomil. Nukleoidil puudub mitootiline aparaat ning tütartuumade lahknemise tagab tsütoplasmaatilise membraani kasv.
Bakterituum on diferentseeritud struktuur. Sõltuvalt raku arengustaadiumist võib nukleoid olla diskreetne (katkestav) ja koosneda eraldi fragmentidest. See on tingitud asjaolust, et bakteriraku jagunemine ajas toimub pärast DNA molekuli replikatsioonitsükli lõppemist ja tütarkromosoomide moodustumist.
Nukleoid sisaldab suuremat osa bakteriraku geneetilisest teabest.
Lisaks nukleoidile on paljude bakterite rakkudest leitud ekstrakromosomaalseid geneetilisi elemente – plasmiide, mida esindavad väikesed ringikujulised autonoomseks replikatsiooniks võimelised DNA molekulid.
Mõned bakterid on aktiivse kasvuperioodi lõpus võimelised moodustama eoseid. Sellele eelneb keskkonna ammendumine toitainetega, selle pH muutus ja toksiliste ainevahetusproduktide kuhjumine.
Keemilise koostise järgi on eoste ja vegetatiivsete rakkude erinevus ainult keemiliste ühendite kvantitatiivses sisalduses. Eosed sisaldavad vähem vett ja rohkem lipiide.
Eoste seisundis on mikroorganismid metaboolselt passiivsed, taluvad kõrgeid temperatuure (140-150 °C), kokkupuudet keemiliste desinfektsioonivahenditega ja püsivad pikka aega keskkond. Vastupidavus kõrge temperatuur seotud väga madala veesisalduse ja kõrge dipikoliinhappe sisaldusega. Inimeste ja loomade kehasse sattudes idanevad eosed vegetatiivseteks rakkudeks. Eosed värvitakse spetsiaalse meetodiga, mis hõlmab eoste eelkuumutamist, samuti kokkupuudet kontsentreeritud värvainete lahustega kõrgel temperatuuril.
Paljudel gramnegatiivsetel bakteriliikidel, sealhulgas patogeensetel (Shigella, Salmonella, Vibrio cholerae jt), on spetsiaalne adaptiivne, geneetiliselt reguleeritud olek, mis on füsioloogiliselt samaväärne tsüstidega, millesse nad võivad ebasoodsate tingimuste mõjul edasi liikuda ja jääda. elujõuline kuni mitu aastat. peamine omadus See tingimus seisneb selles, et sellised bakterid ei paljune ega moodusta seetõttu kolooniaid tihedal toitainekeskkonnal. Selliseid paljunemisvõimetuid, kuid elujõulisi rakke nimetatakse bakterite mittekultuurilisteks vormideks (NFB). Kultiveerimata olekus NFB-rakkudel on aktiivsed metaboolsed süsteemid, sealhulgas süsteemid elektronide ülekandeks, valkude ja nukleiinhapete biosünteesiks ning virulentsuse säilitamiseks. Nende rakumembraan on viskoossem, rakud on tavaliselt kokkide kujul, nende suurus on oluliselt vähenenud. NFB-d on keskkonnas suurema vastupanuvõimega ja seetõttu võivad nad selles kaua püsida (näiteks Vibrio cholerae määrdunud veekogus), säilitades antud piirkonna (veekogu) endeemilise seisundi.
NFB tuvastamiseks kasutatakse molekulaargeneetilisi meetodeid (DNA--DNA hübridisatsioon, CPR) ja ka lihtsamat elujõuliste rakkude otsese loendamise meetodit.
Nendel eesmärkidel võib kasutada ka tsütokeemilisi meetodeid (formasaani moodustumine) või mikroautoradiograafiat. Bakterite NS-i ülemineku ja sealt tagasipöördumise eest vastutavad geneetilised mehhanismid ei ole selged.
