Sa stajališta moderne znanosti, prokarioti imaju primitivnu strukturu. No, upravo ta “jednostavnost” pomaže im preživjeti u najneočekivanijim uvjetima. Na primjer, u izvorima sumporovodika ili na nuklearnim poligonima. Znanstvenici su izračunali da je ukupna masa svih kopnenih mikroorganizama 550 milijardi tona.
Bakterije su jednostanične... Ali to ne znači da bakterijske stanice prolaze prije stanica životinja ili biljaka. Mikrobiologija već ima znanje o stotinama tisuća mikrobnih vrsta. Ipak, predstavnici znanosti svaki dan otkrivaju nove vrste i značajke.
Nije iznenađujuće da za potpuni razvoj Zemljine površine mikroorganizmi moraju imati različite oblike:
Veličina bakterija se mjeri u nanometrima i mikrometrima. Njihova prosječna vrijednost je 0,8 mikrona. Ali među njima postoje divovski prokarioti, koji dosežu 125 mikrona i više. Pravi divovi među patuljcima su spirohete duge 250 mikrona. Sada usporedite s njima veličinu najmanje prokariotske stanice: mikoplazme prilično "rastu" i dosežu promjer od 0,1-0,15 mikrona.
Vrijedi reći da divovske bakterije ne prežive tako lako u okolišu. Teško im je pronaći dovoljno hranjivih tvari za uspješno obavljanje svoje funkcije. No, s druge strane, oni nisu lak plijen za bakterije-predatore, koji se hrane svojim kolegama - jednostaničnim mikroorganizmima, "teče okolo" i jedu ih.
U nepovoljnim uvjetima okoline bakterije stvaraju kapsulu. Mikrokapsula dobro prianja uz zid. Može se vidjeti samo elektronskim mikroskopom. Makrokapsulu često tvore patogeni mikrobi (pneumokoki). Kod Klebsiella pneumonije uvijek se nađe makrokapsula.
Membrana nalik kapsuli je tvorba labavo pričvršćena za staničnu stijenku. Zahvaljujući bakterijskim enzimima, ljuska nalik kapsuli prekrivena je ugljikohidratima (egzopolisaharidima) vanjskog okruženja, što osigurava prianjanje bakterija s različitim površinama, čak i potpuno glatkim. Na primjer, streptokoki, koji ulaze u ljudsko tijelo, mogu se zalijepiti za zube i srčane zaliske.
Funkcije kapsule su različite:
Omogućuju uranjanje i uspon. U tlu se bakterijska stanica kreće duž kanala tla.
Cijeli sadržaj stanice, s izuzetkom jezgre i stanične stijenke, naziva se citoplazma. Tekuća, bezstrukturna faza citoplazme (matriksa) sadrži ribosome, membranske sustave, mitohondrije, plastide i druge strukture, kao i rezervne hranjive tvari. Citoplazma ima izuzetno složenu, finu strukturu (slojevita, zrnasta). Uz pomoć elektronskog mikroskopa otkriveni su mnogi zanimljivi detalji strukture stanice.
Vanjski lipoproteinski sloj protoplasta bakterija, koji ima posebna fizikalna i kemijska svojstva, naziva se citoplazmatska membrana. Sve vitalne strukture i organele nalaze se unutar citoplazme. Citoplazmatska membrana ima vrlo važnu ulogu – regulira ulazak tvari u stanicu i izlučivanje metaboličkih produkata. Kroz membranu, hranjive tvari mogu ući u stanicu kao rezultat aktivnog biokemijskog procesa koji uključuje enzime.
Osim toga, u membrani se odvija sinteza nekih sastavnih dijelova stanice, uglavnom komponenti stanične stijenke i kapsule. Konačno, citoplazmatska membrana sadrži najvažnije enzime (biološke katalizatore). Naređeni raspored enzima na membranama omogućuje vam da regulirate njihovu aktivnost i spriječite uništavanje nekih enzima od strane drugih. Ribosomi su povezani s membranom – strukturnim česticama na kojima se sintetizira protein. Membrana se sastoji od lipoproteina. Dovoljno je jak i može osigurati privremeno postojanje stanice bez ljuske. Citoplazmatska membrana čini do 20% suhe mase stanice.
Na elektroničkim fotografijama tankih dijelova bakterija, citoplazmatska membrana se pojavljuje kao kontinuirani lanac debljine oko 75 A, koji se sastoji od svijetlog sloja (lipida) zatvorenog između dva tamnija (proteina). Svaki sloj je širok 20-30A. Takva se membrana naziva elementarna.
Citoplazma bakterijskih stanica često sadrži granule različitih oblika i veličina. Međutim, njihova prisutnost ne može se smatrati nekom vrstom trajnog znaka mikroorganizma, obično je u velikoj mjeri povezana s fizičkim i kemijskim uvjetima okoliša.
Mnoge citoplazmatske inkluzije sastavljene su od spojeva koji služe kao izvor energije i ugljika. Ove skladišne tvari nastaju kada se tijelo opskrbi dovoljnom količinom hranjivih tvari, i, naprotiv, koriste se kada se tijelo stavi u uvjete koji su nepovoljniji u smislu prehrane.
U mnogim bakterijama granule se sastoje od škroba ili drugih polisaharida – glikogena i granuloze. Kod nekih bakterija, kada se uzgajaju u mediju bogatom šećerima, kapljice masti nalaze se unutar stanice. Druga rasprostranjena vrsta zrnatih inkluzija je volutin (granule metakromatina). Ove granule se sastoje od polimetafosfata (tvar za skladištenje koja sadrži ostatke fosforne kiseline). Polimetafosfat služi kao izvor fosfatnih skupina i energije za tijelo. Vjerojatnije je da će bakterije nakupljati volutin u neuobičajenim uvjetima hranjenja, kao što je okruženje bez sumpora. Kapljice sumpora nalaze se u citoplazmi nekih sumpornih bakterija.
Postoji veza između plazma membrane i stanične stijenke u obliku dezmoza – mostova. Citoplazmatska membrana često daje invaginaciju – invaginaciju u stanicu. Ove invaginacije u citoplazmi tvore posebne membranske strukture koje se nazivaju mezozomi.
Neke vrste mezosoma su tijela odvojena od citoplazme vlastitom membranom. Brojne vezikule i tubule su pakirane unutar takvih membranskih vrećica. Ove strukture obavljaju široku paletu funkcija u bakterijama. Neke od ovih struktura su analozi mitohondrija.
Drugi obavljaju funkcije endoplazmatskog retikuluma ili Golgijevog aparata. Fotosintetski aparat bakterija također nastaje invaginacijom citoplazmatske membrane. Nakon invaginacije citoplazme, membrana nastavlja rasti i tvori hrpe, koje se, po analogiji s biljnim granulama kloroplasta, nazivaju tilakoidni stekovi. U tim membranama, koje često ispunjavaju veći dio citoplazme bakterijske stanice, lokalizirani su pigmenti (bakterioklorofil, karotenoidi) i enzimi (citokromi) koji provode proces fotosinteze.
Bakterije nemaju takvu jezgru kao u viših organizama (eukariota), ali imaju svoj analog – „nuklearni ekvivalent“ – nukleoid, koji je evolucijski primitivniji oblik organizacije nuklearne materije. Sastoji se od jednog zatvorenog u prsten dvolančane DNA lanca duljine 1,1 -1,6 nm, koji se smatra jednim bakterijskim kromosomom, odnosno genoforom. Nukleoid u prokariota nije omeđen od ostatka stanice membranom – nema nuklearnu ovojnicu.
Struktura nukleoida uključuje RNA polimerazu, bazične proteine i nema histona; kromosom je fiksiran na citoplazmatskoj membrani, a kod gram-pozitivnih bakterija - na mezozomima. Bakterijski kromosom replicira se na polikonzervativan način: dvostruka spirala roditeljske DNA se odmotava i nova komplementarna lanca se sastavlja na predlošku svakog polinukleotidnog lanca. Nukleoid nema mitotički aparat, a divergenciju kćeri jezgri osigurava rast citoplazmatske membrane.
Bakterijska jezgra je diferencirana struktura. Ovisno o stupnju razvoja stanice, nukleoid može biti diskretan (diskontinuiran) i sastojati se od zasebnih fragmenata. To je zbog činjenice da se podjela bakterijske stanice u vremenu događa nakon završetka ciklusa replikacije molekule DNA i formiranja kromosoma kćeri.
Nukleoid sadrži većinu genetskih informacija bakterijske stanice. Osim nukleoida, u stanicama mnogih bakterija pronađeni su i ekstrakromosomski genetski elementi – plazmidi, predstavljeni malim kružnim molekulama DNA sposobne za autonomnu replikaciju.
Plazmidi su samostalne, smotane, dvolančane DNA molekule. Njihova masa je mnogo manja od mase nukleotida. Unatoč činjenici da su nasljedne informacije kodirane u DNK plazmida, oni nisu vitalni i neophodni za bakterijsku stanicu.
Citoplazma bakterija sadrži ribosome - čestice koje sintetiziraju proteine promjera 200A. U ćeliji ih je više od tisuću. Ribosomi se sastoje od RNA i proteina. U bakterijama se mnogi ribosomi nalaze slobodno u citoplazmi, neki od njih mogu biti povezani s membranama.
Ribosomi su središta sinteze proteina u stanici. Štoviše, često se spajaju, tvoreći agregate koji se nazivaju poliribosomi ili polisomi.
Inkluzije su metabolički produkti nuklearnih i nenuklearnih stanica. Predstavljaju zalihe hranjivih tvari: glikogena, škroba, sumpora, polifosfata (valutina) itd. Inkluzije često, kada su obojene, poprime drugačiji izgled od boje boje. Vrijednosti se mogu koristiti za dijagnosticiranje bacila difterije.
Budući da je bakterija prokariotski mikroorganizam, mnoge organele uvijek su odsutne u bakterijskim stanicama, koji su svojstveni eukariotskim organizmima:
Također je vrijedno zapamtiti da bakterije nemaju staničnu stijenku, stoga se procesi kao što su pinocitoza i fagocitoza ne mogu nastaviti.
Kao poseban mikroorganizam, bakterije su prilagođene postojanju u uvjetima u kojima kisik može biti odsutan. I isto disanje kod njih se događa zbog mezozoma. Također je vrlo zanimljivo da su zeleni organizmi sposobni fotosintetizirati na potpuno isti način kao i biljke. No, važno je uzeti u obzir činjenicu da se u biljkama proces fotosinteze odvija u kloroplastima, a kod bakterija na membranama.
Reprodukcija u bakterijskoj stanici odvija se na najprimitivniji način. Zrela stanica se dijeli na dva dijela, nakon nekog vremena sazrijevaju i taj se proces ponavlja. U povoljnim uvjetima može doći do promjene od 70-80 generacija dnevno. Važno je zapamtiti da bakterije, zbog svoje strukture, nemaju pristup takvim metodama reprodukcije kao što su mitoza i mejoza. Oni su svojstveni samo eukariotskim stanicama.
Poznato je da je stvaranje spora jedan od nekoliko načina razmnožavanja gljiva i biljaka. Ali bakterije također znaju kako stvarati spore, što je svojstveno nekolicini njihovih vrsta. Oni imaju tu sposobnost kako bi preživjeli posebno nepovoljne uvjete koji mogu biti opasni za njihov život.
Poznate su takve vrste koje su sposobne preživjeti čak iu svemiru. To ne mogu ponoviti nijedan živi organizam. Bakterije su postale praroditelji života na Zemlji zbog svoje jednostavnosti strukture. Ali činjenica da postoje do danas pokazuje koliko su važni za svijet oko nas. Uz njihovu pomoć ljudi se mogu što više približiti odgovoru na pitanje o podrijetlu života na Zemlji, neprestano proučavajući bakterije i učeći nešto novo.
Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) je uobičajena bakterija koja pogađa oko 30 posto svih ljudi. Kod nekih je ljudi dio mikrobioma (mikroflore) i nalazi se i unutar tijela i na koži ili ustima. Iako postoje bezopasni sojevi Staphylococcus aureus, drugi, kao što je Staphylococcus aureus otporan na meticilin, predstavljaju ozbiljne zdravstvene probleme, uključujući infekcije kože, kardiovaskularne bolesti, meningitis i probavne bolesti.
Istraživači sa Sveučilišta Vanderbilt otkrili su da bakterije stafilokoka preferiraju ljudsku krv nego životinjsku. Ove bakterije su djelomične za željezo, koje se nalazi u hemoglobinu koji se nalazi u crvenim krvnim stanicama. Staphylococcus aureus razdire krvne stanice kako bi došli do željeza u njima. Vjeruje se da genetske varijacije u hemoglobinu neke ljude mogu učiniti poželjnijima za bakterije Staphylococcus od drugih.
Istraživači su otkrili da bakterije u atmosferi mogu igrati ulogu u proizvodnji kiše i drugih oblika oborina. Ovaj proces počinje kada se bakterije iz biljaka upuhaju u atmosferu. Na visini se oko njih stvara led i oni počinju rasti. Nakon što smrznute bakterije dosegnu određeni prag rasta, led se počinje topiti i vraća se na tlo u obliku kiše. Bakterije vrste Psuedomonas syringae čak su pronađene u središtu velikih čestica tuče. Oni proizvode poseban protein u staničnim membranama koji im omogućuje da vežu vodu na jedinstven način, potičući stvaranje leda.
Istraživači su otkrili da određeni sojevi bakterija koje uzrokuju akne zapravo mogu pomoći u sprječavanju akni. Bakterija koja uzrokuje akne, Propionibacterium acnes, živi u porama naše kože. Kada te bakterije izazovu imunološki odgovor, područje na koži nabubri i nastaju prištići.
Međutim, utvrđeno je da će određeni sojevi bakterija manje vjerojatno uzrokovati akne. Ovi sojevi mogu biti razlog zašto ljudi sa zdravom kožom rijetko dobiju akne. Proučavajući gene sojeva Propionibacterium acnes prikupljenih od ljudi s aknama i zdravom kožom, znanstvenici su identificirali soj koji je uobičajen na čistoj koži i rijetko se nalazi na koži s aknama. Buduća istraživanja uključivat će pokušaje razvoja lijeka koji ubija samo sojeve bakterije Propionibacterium acnes koji uzrokuju akne.
Tko bi rekao da redovito pranje zubi može pomoći u prevenciji srčanih bolesti? Prethodne studije su pronašle vezu između bolesti desni i kardiovaskularnih bolesti. Sada su znanstvenici pronašli specifičnu vezu između ovih bolesti.
Smatra se da i bakterije i ljudi proizvode određene vrste proteina koji se nazivaju proteini stresa. Ovi proteini nastaju kada stanice doživljavaju različite vrste stresnih stanja. Kada osoba ima infekciju desni, stanice imunološkog sustava počinju napadati bakterije. Bakterije proizvode proteine stresa kada su napadnute, a bijela krvna zrnca također napadaju proteine stresa.
Problem je u tome što bijele krvne stanice ne mogu razlikovati proteine stresa koje proizvode bakterije i one koje proizvodi tijelo. Kao rezultat toga, stanice imunološkog sustava također napadaju proteine stresa koje proizvodi tijelo, što uzrokuje nakupljanje bijelih krvnih stanica u arterijama i dovodi do ateroskleroze. Kalcificirano srce vodeći je uzrok kardiovaskularnih bolesti.
Jeste li znali da vam boravak u vrtu ili vrtlarstvu može pomoći da bolje naučite? Prema istraživačima, zemljana bakterija Mycobacterium vaccae može poboljšati učenje kod sisavaca.
Vjerojatno te bakterije ulaze u naše tijelo gutanjem ili disanjem. Prema znanstvenicima, bakterija Mycobacterium vaccae poboljšava učenje stimulirajući rast neurona u mozgu, što dovodi do povećanja razine serotonina i smanjenja tjeskobe.
Istraživanje je provedeno na miševima hranjenim živim bakterijama, Mycobacterium vaccae. Rezultati su pokazali da su miševi koji su jeli bakterije kretali labirint mnogo brže i s manje tjeskobe od miševa koji nisu jeli bakterije. Znanstvenici sugeriraju da Mycobacterium vaccae igra ulogu u poboljšanju novih izazova i smanjenju razine stresa.
Istraživači iz Nacionalnog laboratorija Argonne otkrili su da bakterija Bacillus subtilis ima sposobnost rotacije vrlo malih zupčanika. Ove bakterije su aerobne, što znači da im je potreban kisik za rast i razvoj. Kada se stave u otopinu s mikromjehurićima zraka, bakterije plutaju u zupcima zupčanika i uzrokuju njegovo okretanje u određenom smjeru.
Potrebno je nekoliko stotina bakterija koje rade unisono da bi se zupčanik pokrenuo. Također je utvrđeno da bakterije mogu okretati nekoliko zupčanika povezanih jedan s drugim. Istraživači su uspjeli kontrolirati brzinu kojom su bakterije okretale zupčanike podešavanjem količine kisika u otopini. Smanjenje količine kisika dovelo je do usporavanja bakterija. Uklanjanje kisika uzrokuje da se potpuno prestanu kretati.
Unatoč prividnoj jednostavnosti, bakterije su složeni organizmi. Bakterijske stanice se sastoje od protoplasta i membrane.
Glavni strukturni elementi bakterijske stanice su: stanična stijenka, citoplazmatska membrana, citoplazma s inkluzijama i jezgra koja se naziva nukleoid. Bakterije također mogu imati dodatne strukture: kapsulu, mikrokapsulu, sluz, flagelu. Mnoge bakterije mogu formirati spore.
Stanična stijenka je čvrsta, elastična struktura koja bakterijama daje određeni oblik i održava visoki osmotski tlak u stijenci. Sudjeluje u procesu diobe stanica i transportu metabolita. Stanična stijenka bakterije sadrži malu količinu polisaharida, lipida i proteina. Bakterijska stanična stijenka obavlja niz funkcija: to je vanjska barijera stanice, koja uspostavlja kontakt mikroorganizma s okolinom; posjedujući visok stupanj čvrstoće, može izdržati unutarnji pritisak protoplasta u hipotoničnoj otopini.
Citoplazmatska membrana je troslojna struktura i okružuje vanjski dio bakterijske citoplazme. To je obvezni polifunkcionalni strukturni element stanice. Citoplazmatska membrana čini 8-15% suhe mase stanice. Sudjeluje u regulaciji osmotskog tlaka, transportu tvari i energetskom metabolizmu stanice (zbog enzima lanca prijenosa elektrona, ATP-aze i dr.). Oksidativni enzimi i enzimi za prijenos elektrona lokalizirani su na membrani. Kemijski sastav citoplazmatske membrane predstavljen je proteinsko-lipidnim kompleksom, u kojem proteini čine 50 - 70%, lipidi - 15 - 50%. Mala količina ugljikohidrata nalazi se u citoplazmatskoj membrani nekih bakterija. Glavna lipidna komponenta membrane su fosfolipidi. Proteinska frakcija citoplazmatske membrane predstavljena je strukturnim proteinima s enzimskom aktivnošću.
Struktura citoplazmatske membrane bakterija uključuje tekući mozaični model membrana. Prema ovom modelu, membranu čini tekući biosloj lipida, koji uključuje asimetrično smještene proteinske molekule.
Citoplazma bakterija zauzima najveći dio stanice i sastoji se od topivih proteina. Citoplazma je predstavljena strukturnim elementima: ribosomima, inkluzijama i nukleoidom. Ribosomi prokariota imaju konstantu sedimentacije od 70S. Promjer ribosoma je 15 - 20 nm. Broj ribosoma u bakterijskoj stanici može biti različit. Dakle, u brzorastućoj stanici Escherichia coli ima oko 15 000 ribosoma. Proces biosinteze proteina u stanici provode polisomi. Ponekad polisom sadrži nekoliko desetaka ribosoma.
Nukleoid (tvorba nalik jezgri) je ekvivalent jezgri u bakterijama. Nukleoid se nalazi u središnjoj zoni bakterija u obliku dvolančane DNK, zatvoren u prsten i čvrsto zbijen poput lopte. Za razliku od eukariota, jezgra bakterija nema nuklearnu membranu, nukleolu i bazične proteine. Često bakterijska stanica sadrži jedan kromosom, predstavljen molekulom DNA zatvorene u prsten. Nukleoid se detektira u svjetlosnom mikroskopu nakon bojenja DNK pomoću Feelgen ili Giemsa metoda.
Neke bakterije (pneumokoki itd.) tvore kapsulu - sluzavu formaciju čvrsto spojenu sa staničnom stijenkom, s jasno definiranim vanjskim granicama. U čistim kulturama bakterija kapsula nastaje rjeđe. Otkriva se posebnim metodama bojenja koje stvaraju negativan kontrast tvari kapsule. Kapsula se sastoji od polisaharida, ponekad polipeptida. Kapsula je hidrofilna, sprječava fagocitozu bakterija. Mnoge bakterije tvore mikrokapsulu, tvorbu sluznice otkrivenu elektronskom mikroskopom.
Glavna funkcija kapsule je zaštitna. Štiti stanicu od djelovanja raznih vrsta nepovoljnih čimbenika okoliša. Kod mnogih bakterija, vanjska strana kapsule prekrivena je sluzom. U mikroorganizmima u tlu u vrućim sušnim klimama, sluzni sloj štiti stanicu od isušivanja.
U protoplastu se razlikuju citoplazma, tvorbe nalik jezgri i razne inkluzije.
Citoplazma (protoplazma) ima vrlo složen, promjenjiv kemijski sastav. Glavni kemijski spojevi citoplazme su proteini, nukleinske kiseline, lipidi; sadrži veliku količinu vode. mikrobiološka prokariotska bakterijska stanica
Tanak površinski sloj citoplazme uz membranu, koji je gušći od ostatka njezine mase, naziva se citoplazmatska membrana (slika 2). Polupropusna je i igra važnu ulogu u metabolizmu između stanice i okoliša. Citoplazmatska membrana sastoji se od tri sloja: jednog lipidnog i dva uz njega s obje strane, proteina. Sadrži 60-65% proteina i 35-40% lipida; u njemu su lokalizirani mnogi enzimi.
Suvremene metode istraživanja pomoću elektronskog mikroskopa pokazale su da je citoplazma nehomogena. Osim bezstrukturne, polutekuće, viskozne mase u koloidnom stanju, ponekad je prožeta membranama; sadrži mikroskopske strukturno oblikovane čestice različitih oblika i veličina. To su ribosomi bogati ribonukleinskom kiselinom (RNA), rasuti u citoplazmi u obliku malih zrnaca. Sastoje se od oko 60% RNK i 40% proteina. Jedna bakterijska stanica sadrži tisuće i desetke tisuća ribosoma; provode sintezu staničnih proteina.
Osim ribosoma, pronađene su posebne membranske (lamelarne) strukture različitih oblika koje se nazivaju mezosomi. Nastaju grananjem i invazijom citoplazmatske membrane u staničnu šupljinu. U mezosomima se odvijaju procesi oksidacije organskih tvari koje su izvor energije; ovdje se sintetiziraju tvari s velikom opskrbom energijom, na primjer, adenozin trifosforna kiselina (ATP). Dakle, bakterijski mezozomi su analozi mitohondrija drugih organizama (kvasca, biljaka, životinja).
Osim ovih tvorevina, gdje se odvijaju najvažniji metabolički procesi stanice, citoplazma sadrži i razne inkluzije koje su rezervne hranjive tvari: zrnca glikogena (tvar nalik škrobu), kapljice masti, granule volutina (metakromatin), koji se uglavnom sastoje od polifosfata itd. bakterije su boje – pigmenti.
Jezgra, morfološki oblikovana i tipična za stanice drugih organizama (eukariota), u bakterijama nema.
Suvremene metode istraživanja omogućile su identificiranje u stanicama pravih bakterijskih formacija sličnih jezgri, koje se nazivaju nukleoidi. Međutim, nuklearna tvar koncentrirana na pojedinim mjestima stanice (češće u središtu) nije omeđena od citoplazme membranom i oblik tih struktura nalik jezgri nije konstantan.
Bakterije i srodni organizmi (spirohete, mikoplazme, aktinomiceti), budući da nemaju pravu jezgru, nazivaju se prokarioti (prenuklearni organizmi).
Membrana bakterijskih stanica, koja se često naziva stanična stijenka, je gusta, ima određenu elastičnost i elastičnost. Određuje relativnu postojanost oblika stanice, služi kao zaštita od štetnih vanjskih utjecaja i sudjeluje u metabolizmu stanice. Školjka je propusna za vodu i tvari male molekularne težine. U elektronskom mikroskopu lako se razlikuje od citoplazme, ima slojevitu strukturu.
Kemijski sastav ljuske prilično je složen i heterogen u različitim bakterijama; njegov nosivi okvir je složeni polisaharid-peptid nazvan murein (od latinskog murus - zid). Osim mureina, postoje i druge komponente: lipidi, polipeptidi, polisaharidi, teicinske kiseline, aminokiseline, posebno diaminopimelinska, koja je odsutna u drugim organizmima. Omjer tih tvari u staničnim membranama različitih bakterija znatno varira.
Razlika u kemijskom sastavu staničnih stijenki bakterija utječe na njihovu sposobnost bojenja po Gram metodi. Na temelju toga, bakterije se razlikuju gram-pozitivne (bojenje) i gram-negativne (bez bojenja). Ljuske gram-pozitivnih bakterija sadrže više polisaharida, mureina i teihoične kiseline. Školjke gram-negativnih bakterija imaju višeslojnu strukturu, imaju visok sadržaj lipida u obliku lipoproteina i lipopolisaharida.
Ljuska nekih bakterija može postati sluzava. Sluzni sloj koji okružuje membranu vrlo je tanak i približava se granici vidljivosti pod konvencionalnim svjetlosnim mikroskopom. Može doseći znatnu debljinu, tvoreći takozvanu kapsulu. Često je veličina kapsule mnogo veća od veličine bakterijske stanice. Sluznice su ponekad toliko jake da se kapsule pojedinih stanica spajaju u sluzne mase, u kojima su isprepletene bakterijske stanice (zoogley). Sluzne tvari koje proizvode neke bakterije ne zadržavaju se kao kompaktna masa oko stanične membrane, već difundiraju u okoliš.
Kemijski sastav sluzi varira od vrste do vrste, ali može biti isti. Od velike je važnosti sastav hranjivog medija na kojem se razvijaju bakterije. U sastavu bakterijske sluzi pronađeni su različiti polisaharidi (dekstrani, glukani, levani), kao i tvari koje sadrže dušik (kao što su polipeptidi, proteinski polisaharidi itd.).
Intenzitet stvaranja sluzi uvelike ovisi o uvjetima okoline. Kod mnogih bakterija proizvodnja sluzi se potiče, na primjer, uzgojem na niskim temperaturama. Bakterije koje stvaraju sluz, kada se brzo razmnožavaju u tekućim supstratima, mogu ih pretvoriti u kontinuiranu sluzavu masu. Sličan fenomen, koji uzrokuje značajne gubitke, ponekad se opaža u proizvodnji šećera u ekstraktima šećerne repe. Uzročnik ovog defekta je bakterija Leuconostoc mesenteroides. Za kratko vrijeme šećerni sirup se može pretvoriti u viskoznu sluzavu masu. Meso, kobasice, svježi sir podliježu sluzi; viskozno može biti mlijeko, kiseli krastavci kiselog povrća, pivo, vino.
Bakterije su prokarioti (slika 1.2) i značajno se razlikuju od biljnih i životinjskih stanica (eukariota). Pripadaju jednostaničnim organizmima i sastoje se od stanične stijenke, citoplazmatske membrane, citoplazme, nukleoida (bitne komponente bakterijske stanice). Neke bakterije mogu imati flagele, kapsule, spore (neobavezne komponente bakterijske stanice).
Riža. 1.2. Kombinirani shematski prikaz prokariotske (bakterijske) stanice s flagelama.
1 - granule polioksimaslačne kiseline; 2 - masne kapljice; 3 - inkluzije sumpora; 4 - cjevasti tilakoidi; 5 - lamelarni tilakoidi; 6 - mjehurići; 7 - kromatofore; 8 - jezgra (nukleoid); 9 - ribosomi; 10 - citoplazma; 11 - bazalno tijelo; 12 - flagella; 13 - kapsula; 14 - stanična stijenka; 15 - citoplazmatska membrana; 16 - mezozom; 17 - plinske vakuole; 18 - lamelarne strukture; 19 -granule polisaharida; 20 - polifosfatne granule
Riža. 1.3. Shematski prikaz jednoslojne strukture peptidoglikana
Riža. 1.4. Detaljna struktura strukture peptidoglikana Svijetle i crne kratke strelice označavaju veze koje cijepaju lizozim (muramidaza) i specifična muroendopeptidaza
Gram-negativne bakterije s tankim slojem peptidoglikana (5-10%) u staničnoj stijenci nakon djelovanja alkohola gube gentian violet i dodatno su obojene u ružičasto fuksinom. Stanične stijenke gram-pozitivnih i gram-negativnih prokariota oštro se razlikuju i po kemijskom sastavu (tablica 1.1) i po ultrastrukturi (slika 1.5).
Riža. 1.5. Shematski prikaz stanične stijenke u gram-pozitivnih (a) i gram-negativnih (b) prokariota: 1 - citoplazmatska membrana; 2 - peptidoglikan; 3 - periplazmatski prostor; 4 - vanjska membrana; 5 - DNK
Tablica 1.1. Kemijski sastav staničnih stijenki gram-pozitivnih i gram-negativnih prokariota 
Stanična stijenka kod bakterija obavlja uglavnom formacijske i zaštitne funkcije, osigurava krutost, tvori kapsulu i određuje sposobnost stanica da adsorbiraju fage.
Sve bakterije, ovisno o njihovom odnosu prema Gram boji, dijele se na gram-pozitivne i gram-negativne.
Kao rezultat bojenja, gram-pozitivne bakterije su obojene ljubičasto, gram-negativne - crveno.
Razlog različitog omjera bakterija i boje po Gramu objašnjava se činjenicom da nakon tretmana Lugolovom otopinom nastaje kompleks joda netopivog u alkoholu s gentian violetom. Ovaj kompleks kod gram-pozitivnih bakterija zbog slabe propusnosti njihovih stijenki ne može difundirati, dok se kod gram-negativnih bakterija lako uklanja ispiranjem etanolom, a zatim vodom.
Bakterije, potpuno lišene stanične stijenke, nazivaju se protoplasti, imaju sferni oblik, imaju sposobnost dijeljenja, disanja, sintetiziranja proteina, nukleinskih kiselina i enzima. Protoplasti su nestabilne strukture, vrlo osjetljive na promjene osmotskog tlaka, mehaničke utjecaje i prozračivanje, nemaju sposobnost sinteze sastavnih dijelova stanične stijenke, ne inficiraju se virusima bakterija (bakteriofaga) i nemaju aktivnu pokretljivost.
Ako pod utjecajem lizozima i drugih čimbenika dođe do djelomičnog otapanja stanične stijenke, tada se bakterijske stanice pretvaraju u sferna tijela, nazvana sferoplasti.
Pod utjecajem nekih vanjskih čimbenika, bakterije mogu izgubiti staničnu stijenku, tvoreći L-oblike (nazvane prema Institutu D. Lister, gdje su prvi put izolirane); takva transformacija može biti spontana (na primjer, kod klamidije) ili inducirana, na primjer, pod utjecajem antibiotika. Razlikuju se stabilni i nestabilni L-oblici. Prvi se ne mogu vratiti, dok se drugi vraćaju u svoje izvorne oblike nakon uklanjanja uzročnog čimbenika.
Slika 1.6. Struktura plazma membrane Dva sloja fosfolipidnih molekula okrenutih jedan prema drugome s hidrofobnim polovima i prekrivena s dva sloja globularnih proteinskih molekula.
Enzimi koji kataliziraju sintezu peptidoglikana, proteina stanične stijenke i njihovih vlastitih struktura lokalizirani su na CMP-u. Membrana je također mjesto pretvorbe energije tijekom fotosinteze.
Periplazma može sadržavati do 20% sve vode u stanici, u njoj su lokalizirani neki enzimi (fosfataze, permeaze, nukleaze itd.) i transportni proteini, nositelji odgovarajućih supstrata.
Ribosomi su submikroskopske ribonukleoproteinske granule promjera 15-20 nm. Ribosomi sadrže otprilike 80-85% sve bakterijske RNK. Ribosomi prokariota imaju konstantu sedimentacije od 70 S. Građeni su od dvije čestice: 30 S (mala podjedinica) i 50 S (velika podjedinica) (slika 1.7).
Riža. 1.7. Ribosom (a) i njegove podjedinice - veliki (b) i mali (c) Ribosomi služe kao mjesto za sintezu proteina.
Kod nekih bakterija u citoplazmi se nalaze kristali proteinske prirode koji otrovno djeluju na insekte.
Neke bakterije su sposobne akumulirati fosfornu kiselinu u obliku polifosfatnih granula (volutin zrna, metakromatska zrna). Oni igraju ulogu fosfatnih depoa i pojavljuju se u obliku gustih formacija u obliku lopte ili elipse, smještenih uglavnom na polovima stanice. Obično se na polovima nalazi jedna granula.
Mala količina RNA i RNA polimeraze povezana je s DNK. DNK je namotana oko središnje RNA šipke i visoko je uređena, kompaktna struktura. Kromosomi većine prokariota imaju molekularnu težinu u rasponu od 1-3x109, konstantu sedimentacije od 1300-2000 S. Molekula DNA uključuje 1,6x10 parova nukleotida. Razlike u genetskom aparatu prokariotskih i eukariotskih stanica određuju njegovo ime: prve imaju nukleoid (tvorba slična jezgri), za razliku od jezgre potonjih.
Nukleoid bakterija sadrži glavnu nasljednu informaciju koja se ostvaruje u sintezi specifičnih proteinskih molekula. Sustavi replikacije, popravka, transkripcije i translacije povezani su s DNK bakterijske stanice.
Nukleoid u prokariotskoj stanici može se otkriti u obojenim pripravcima pomoću svjetlosnog ili faznog kontrastnog mikroskopa.
Kod mnogih bakterija ekstrakromosomski genetski elementi – plazmidi nalaze se u citoplazmi. Oni su dvolančana DNK zatvorena u prstenove, koja se sastoji od 1.500-40.000 parova baza i sadrži do 100 gena.
Baza flageluma je duga spiralna nit (fibril), koja se na površini stanične stijenke pretvara u zadebljanu zakrivljenu strukturu - kuku i pričvršćuje se za bazalnu granulu ugrađenu u staničnu stijenku i CPM (slika 1.8) .
Riža. 1.8. Shematski model bazalnog kraja flagelluma E. coli na temelju elektronskih mikrofotografija izolirane organele
Zastavice se gotovo u potpunosti sastoje od proteina flagelina s nekim sadržajem ugljikohidrata i RNA.
Riža. 1.9. Tipični oblici stanica koje stvaraju spore.
Što se tiče kemijskog sastava, razlika između spora i vegetativnih stanica je samo u kvantitativnom sadržaju kemijskih spojeva. Spore sadrže manje vode i više lipida.
U stanju spore mikroorganizmi su metabolički neaktivni, podnose visoke temperature (140-150°C) i izlaganje kemijskim dezinficijensima, te dugo perzistiraju u okolišu.
Jednom u hranjivom mediju, spore klijaju u vegetativne stanice. Proces klijanja spora uključuje tri faze: aktivaciju, početni stadij i stadij rasta. Aktivirajuća sredstva koja remete stanje mirovanja su visoka temperatura, kisela reakcija okoline, mehanička oštećenja itd. Spora počinje apsorbirati vodu i uz pomoć hidrolitičkih enzima uništava mnoge vlastite strukturne komponente. Nakon uništenja vanjskih slojeva, počinje razdoblje formiranja vegetativne stanice aktivacijom biosinteze, koja završava diobom stanice.
L.V. Timoshchenko, M.V. Čubik
Strukturne komponente stanice su bakterijska membrana, koja se sastoji od stanične stijenke, citoplazmatske membrane, a ponekad i kapsule; citoplazma; ribosomi; razne citoplazmatske inkluzije; nukleoid (nukleus). Osim toga, neke vrste bakterija imaju spore, flagele, cilije (pili, fimbrije) (slika 2).
Stanične stijenke obvezno stvaranje bakterija većine vrsta. Njegova struktura ovisi o vrsti i pripadnosti.
bakterija u skupine diferencirane bojanjem po Gramu. Masa stanične stijenke je oko 20% suhe mase cijele stanice, debljina je od 15 do 80 nm.
Riža. 3. Dijagram strukture bakterijske stanice
1 - kapsula; 2 - stanična stijenka; 3 - citoplazmatska membrana; 4 - citoplazma; 5 - mezozomi; 6 - ribosomi; 7 - nukleoid; 8 - formacije intracitoplazmatske membrane; 9 - masne kapi; 10 - granule polisaharida; 11 - polifosfatne granule; 12 - inkluzije sumpora; 13 - flagella; 14 - bazalno tijelo
Stanična stijenka ima pore promjera do 1 nm, stoga je polupropusna membrana kroz koju prodiru hranjive tvari i oslobađaju se produkti metabolizma.
Ove tvari mogu prodrijeti u mikrobnu stanicu tek nakon prethodnog hidrolitičkog cijepanja specifičnim enzimima koje bakterije izlučuju u vanjski okoliš.
Kemijski sastav stanične stijenke nije ujednačen, ali je konstantan za određenu vrstu bakterije koja služi za identifikaciju. Stanična stijenka sadrži dušične spojeve, lipide, celulozu, polisaharide i pektinske tvari.
Najvažnija kemijska komponenta stanične stijenke je složeni polisaharidni peptid. Naziva se i peptidoglikan, glikopeptid, murein (od lat. murus - zid).
Murein je strukturni polimer sastavljen od molekula glikana formiranih od acetilglukozamina i acetilmuramske kiseline. Njegova se sinteza provodi u citoplazmi na razini citoplazmatske membrane.
Peptidoglikan stanične stijenke različitih tipova ima specifičan sastav aminokiselina i, ovisno o tome, određeni kemotip, koji se uzima u obzir pri identifikaciji mliječne kiseline i drugih bakterija.
U staničnoj stijenci gram-negativnih bakterija peptidoglikan je predstavljen jednim slojem, dok u stijenci gram-pozitivnih bakterija čini nekoliko slojeva.
Godine 1884. Gram je predložio metodu bojenja tkiva koja se koristila za bojenje prokariotskih stanica. Ako se tijekom bojenja po Gramu fiksirane stanice tretiraju alkoholnom otopinom kristalno ljubičaste boje, a zatim otopinom joda, tada te tvari tvore stabilan obojeni kompleks s mureinom.
U goam-pozitivnim mikroorganizmima, obojeni ljubičasti kompleks se ne otapa pod utjecajem etanola i, sukladno tome, ne blijedi; kada su obojene fuksinom (crvena boja), stanice ostaju obojene tamnoljubičastom bojom.
Kod gram-negativnih mikroorganizama gentian violet se otopi u etanolu i ispere vodom, a bojanjem fuksinom stanica postaje crvena.
Sposobnost mikroorganizama da se boje analitičkim bojama i, prema Gram metodi, tzv. tinktorijalna svojstva . Moraju se proučavati u mladim (18-24 sata) kulturama, jer neke gram-pozitivne bakterije u starim kulturama gube sposobnost pozitivnog bojenja prema Gram metodi.
Značaj peptidoglikana leži u činjenici da zahvaljujući njemu stanična stijenka ima krutost, t.j. elastičnost, te je zaštitni okvir bakterijske stanice.
Kada se peptidoglikan uništi, na primjer, pod djelovanjem lizozima, stanična stijenka gubi svoju krutost i kolabira. Sadržaj stanice (citoplazma) zajedno s citoplazmatskom membranom poprima sferni oblik, odnosno postaje protoplast (sferoplast).
Mnogi sintetizirajući i destruktivni enzimi povezani su sa staničnom stijenkom. Komponente stanične stijenke sintetiziraju se u citoplazmatskoj membrani, a zatim se transportiraju do stanične stijenke.
Citoplazmatska membrana nalazi se ispod stanične stijenke i čvrsto prianja uz njezinu unutarnju površinu. To je polupropusna membrana koja okružuje citoplazmu i unutarnji sadržaj stanice protoplasta. Citoplazmatska membrana je zadebljani vanjski sloj citoplazme.
Citoplazmatska membrana je glavna barijera između citoplazme i okoliša, kršenje njezina integriteta dovodi do smrti stanice. Sadrži proteine (50-75%), lipide (15-45%), u mnogim vrstama - ugljikohidrate (1-19%).
Glavna lipidna komponenta membrane su fosfo- i glikolipidi.
Citoplazmatska membrana, uz pomoć enzima lokaliziranih u njoj, obavlja različite funkcije: sintetizira membranske lipide - komponente stanične stijenke; membranski enzimi - selektivno prenose različite organske i anorganske molekule i ione kroz membranu, membrana sudjeluje u transformaciji stanične energije, kao i u replikaciji kromosoma, u prijenosu elektrokemijske energije i elektrona.
Dakle, citoplazmatska membrana osigurava selektivni ulazak u stanicu i uklanjanje iz nje raznih tvari i iona.
Derivati citoplazmatske membrane su mezozomi . To su sferne strukture koje nastaju kada se membrana uvije u uvojak. Nalaze se s obje strane - na mjestu formiranja staničnog septuma ili uz zonu lokalizacije nuklearne DNA.
Mezosomi su funkcionalno ekvivalentni mitohondrijima stanica viših organizama. Oni sudjeluju u redoks reakcijama bakterija, igraju važnu ulogu u sintezi organskih tvari, u stvaranju stanične stijenke.
Kapsula je derivat vanjskog sloja staničnih nakupina i sluznica je koja okružuje jednu ili više mikrobnih stanica. Njegova debljina može doseći 10 mikrona, što je višestruko veće od debljine same bakterije.
Kapsula ima zaštitnu funkciju. Kemijski sastav kapsule bakterija je različit. U većini slučajeva sastoji se od složenih polisaharida, mukopolisaharida, a ponekad i polipeptida.
Formiranje kapsule obično je specifična karakteristika. Međutim, izgled mikrokapsule često ovisi o uvjetima kulture bakterija.
Citoplazma- složen koloidni sustav s velikom količinom vode (80-85%), u kojem su raspršeni proteini, ugljikohidrati, lipidi, kao i mineralni spojevi i druge tvari.
Citoplazma je sadržaj stanice okružen citoplazmatskom membranom. Podijeljen je na dva funkcionalna dijela.
Jedan dio citoplazme je u stanju sola (otopine), ima homogenu strukturu i sadrži skup topivih ribonukleinskih kiselina, enzimskih proteina i metaboličkih produkata.
Drugi dio predstavljaju ribosomi, inkluzije različite kemijske prirode, genetski aparati i druge intracitoplazmatske strukture.
ribosomi To su submikroskopske granule, koje su sferične nukleoproteinske čestice promjera od 10 do 20 nm, molekularne težine oko 2-4 milijuna.
Ribosomi prokariota sastoje se od 60% RNA (ribonukleinske kiseline) smještene u središtu i 40 % protein koji prekriva vanjsku stranu nukleinske kiseline.
Citoplazmatske inkluzije su metabolički proizvodi, kao i rezervni proizvodi, zbog kojih stanica živi u uvjetima nedostatka hranjivih tvari.
Genetski materijal prokariota sastoji se od dvostrukog lanca deoksiribonukleinske kiseline (DNK) kompaktne strukture smještene u središnjem dijelu citoplazme i nije odvojen od nje membranom. Struktura DNK bakterija ne razlikuje se od DNK eukariota, ali budući da nije odvojena od citoplazme membranom, genetski materijal se naziva nukleoid ili genofora... Nuklearne strukture su sferne ili potkove.
Polemika bakterije miruju, ne umnožavaju svoj oblik. Nastaju unutar stanice, okrugle su ili ovalne formacije. Spore nastaju uglavnom od gram-pozitivnih bakterija, štapićastog oblika s aerobnim i anaerobnim disanjem u starim kulturama, kao i u nepovoljnim uvjetima okoline (nedostatak hranjivih tvari i vlage, nakupljanje produkata metabolizma u okolišu, promjene pH i temperature uzgoj, prisutnost ili odsutnost atmosferskog kisika, itd. itd.) može prijeći na alternativni razvojni program, što rezultira sporovima. U tom slučaju u stanici nastaje jedna spora. To ukazuje da je sporulacija u bakterijama prilagodba za očuvanje vrste (pojedinca), a ne način njihove reprodukcije. Proces sporulacije događa se u pravilu u vanjskom okruženju 18-24 sata.
Zrela spora je otprilike 0,1 volumena majčinske stanice. Spore u različitim bakterijama razlikuju se po obliku, veličini i položaju u stanici.
Mikroorganizmi kod kojih promjer spore ne prelazi širinu vegetativne stanice nazivaju se bacili, bakterije koje imaju spore, čiji je promjer 1,5-2 puta veći od promjera stanice, nazivaju se klostridija.
Unutar mikrobne stanice spora se može nalaziti u srednjem - središnjem položaju, na krajnjem - terminalnom položaju i između središta i kraja stanice - subterminalnom položaju.
Flagella bakterije su lokomotorni organi (organi kretanja), uz pomoć kojih se bakterije mogu kretati brzinom do 50-60 mikrona/s. Istodobno, u 1 s, bakterije preklapaju svoju duljinu tijela za 50-100 puta. Duljina flagele premašuje duljinu bakterija za 5-6 puta. Debljina flagele je u prosjeku 12-30 nm.
Broj flagela, njihova veličina i položaj su konstantni za određene vrste prokariota i stoga se uzimaju u obzir pri njihovoj identifikaciji.
Ovisno o broju i položaju flagela, bakterije se dijele na monotrihe (monopolarne monotrihe) - stanice s jednim flagelom na jednom kraju, lofotrihe (monopolarne politrihe) - snop flagela nalazi se na jednom od krajeva, amfitrihe (bipolarni politrihi) - flagele su smještene na svakom od polova, peritrihe - flagele su smještene po cijeloj površini stanice (slika 4) i atrichs - bakterije bez flagela.
Priroda kretanja bakterija ovisi o broju flagella, dobi, karakteristikama kulture, temperaturi, prisutnosti raznih kemikalija i drugim čimbenicima. Monotrichs imaju najveću pokretljivost.
Flagele se češće nalaze u šipkastim bakterijama, one nisu vitalne stanične strukture, budući da postoje varijante pokretnih bakterijskih vrsta bez bičaka.
Bakterijski organizam predstavljen je jednom stanicom. Oblici bakterija su raznoliki. Građa bakterija razlikuje se od strukture stanica životinja i biljaka.
Stanici nedostaju jezgra, mitohondriji i plastidi. Nositelj nasljedne informacije, DNK, nalazi se u središtu stanice u presavijenom obliku. Mikroorganizmi koji nemaju pravu jezgru klasificiraju se kao prokarioti. Sve bakterije su prokarioti.
Vjeruje se da na zemlji postoji više od milijun vrsta ovih nevjerojatnih organizama. Do danas je opisano oko 10 tisuća vrsta.
Bakterijska stanica ima stijenku, citoplazmatsku membranu, citoplazmu s inkluzijama i nukleotid. Od dodatnih struktura, neke stanice imaju flagelu, pili (mehanizam za prianjanje i zadržavanje na površini) i kapsulu. U nepovoljnim uvjetima neke bakterijske stanice mogu formirati spore. Prosječna veličina bakterija je 0,5-5 mikrona.
Riža. 1. Struktura bakterijske stanice.
Riža. 2. Na fotografiji struktura bakterijske stijenke gram-negativnih bakterija (lijevo) i gram-pozitivnih (desno).
U nepovoljnim uvjetima okoline bakterije stvaraju kapsulu. Mikrokapsula dobro prianja uz zid. Može se vidjeti samo elektronskim mikroskopom. Makrokapsulu često tvore patogeni mikrobi (pneumokoki). Kod Klebsiella pneumonije uvijek se nađe makrokapsula.
Riža. 3. Fotografija prikazuje pneumokok. Strelice označavaju kapsulu (elektronogram ultratankog presjeka).
Membrana nalik kapsuli je tvorba labavo pričvršćena za staničnu stijenku. Zahvaljujući bakterijskim enzimima, ljuska nalik kapsuli prekrivena je ugljikohidratima (egzopolisaharidima) vanjskog okruženja, što osigurava prianjanje bakterija s različitim površinama, čak i potpuno glatkim.
Na primjer, streptokoki, koji ulaze u ljudsko tijelo, mogu se zalijepiti za zube i srčane zaliske.
Funkcije kapsule su različite:
Riža. 4. Streptokoki su sposobni zalijepiti se za zubnu caklinu i zajedno s drugim mikrobima uzrok su karijesa.
Riža. 5. Fotografija prikazuje poraz mitralne valvule kod reumatizma. Razlog su streptokoki.
Omogućuju uranjanje i uspon. U tlu se bakterijska stanica kreće duž kanala tla.
Riža. 6. Shema pričvršćivanja i rada flagelluma.
Riža. 7. Na fotografiji se nalaze različite vrste flagelarnih mikroba.
Riža. 8. Na fotografiji se nalaze različite vrste flagelnih mikroba.
Riža. 9. Na fotografiji E. coli. Vidljive su bičice i pili. Fotografija snimljena tunelskim mikroskopom (STM).
Riža. 10. Na fotografiji su brojni pili (fimbrije) u kokama.
Riža. 11. Fotografija prikazuje bakterijsku stanicu s fimbrijama.
Riža. 12. Na fotografiji se jasno vidi tanka stanična stijenka (CS), citoplazmatska membrana (CPM) i nukleotid u središtu (bakterija Neisseria catarrhalis).
Riža. 13. Fotografija prikazuje strukturu bakterijske stanice. Građa bakterijske stanice razlikuje se od strukture stanica životinja i biljaka – stanici nedostaju jezgra, mitohondriji i plastidi.
Citoplazma je 75% vode, preostalih 25% su mineralni spojevi, proteini, RNA i DNK. Citoplazma je uvijek gusta i nepomična. Sadrži enzime, neke pigmente, šećere, aminokiseline, zalihe hranjivih tvari, ribosome, mezosome, granule i sve vrste drugih inkluzija. U središtu stanice koncentrirana je tvar koja nosi nasljednu informaciju – nukleoid.
Granule se sastoje od spojeva koji su izvor energije i ugljika.
Mezosomi su izvedene stanice. Imaju različite oblike – koncentrične membrane, vezikule, tubule, petlje itd. Mezosomi imaju vezu s nukleoidom. Sudjelovanje u diobi stanica i sporulaciji njihova je glavna svrha.
Nukleoid je analogan jezgri. Nalazi se u središtu ćelije. U njemu je lokalizirana DNK - nositelj nasljedne informacije u presavijenom obliku. Nenamotana DNK doseže duljinu od 1 mm. Nuklearna tvar bakterijske stanice nema membranu, jezgru i skup kromosoma; ne dijeli se mitozom. Prije diobe nukleotid se udvostručuje. Tijekom diobe broj nukleotida se povećava na 4.
Riža. 14. Fotografija prikazuje dio bakterijske stanice. U središnjem dijelu vidljiv je nukleotid.
Plazmidi su samostalne, smotane, dvolančane DNA molekule. Njihova masa je mnogo manja od mase nukleotida. Unatoč činjenici da su nasljedne informacije kodirane u DNK plazmida, oni nisu vitalni i neophodni za bakterijsku stanicu.
Riža. 15. Na fotografiji je bakterijski plazmid. Fotografija snimljena elektronskim mikroskopom.
Ribosomi bakterijske stanice sudjeluju u sintezi proteina iz aminokiselina. Ribosomi bakterijskih stanica nisu ujedinjeni u endoplazmatski retikulum, kao u stanicama s jezgrom. Upravo ribosomi često postaju "meta" mnogih antibakterijskih lijekova.
Inkluzije su metabolički produkti nuklearnih i nenuklearnih stanica. Predstavljaju zalihe hranjivih tvari: glikogena, škroba, sumpora, polifosfata (valutina) itd. Inkluzije često, kada su obojene, poprime drugačiji izgled od boje boje. Vrijednosti se mogu dijagnosticirati.
Za njihovu identifikaciju (prepoznavanje) od velike su važnosti oblik i veličina bakterijske stanice. Najčešći oblici su sferni, štapićasti i naborani.
Tablica 1. Glavni oblici bakterija.
Kuglaste bakterije nazivaju se koki (od grčkog coccus - zrno). Složeni jedan po jedan, po dva (diplokoki), u paketima, u lancima i kao grozdovi. Ovaj raspored ovisi o načinu na koji se stanica dijeli. Najštetniji mikrobi su stafilokoki i streptokoki.
Riža. 16. Na fotografiji se nalaze mikrokoki. Bakterije su okrugle, glatke, bijele, žute i crvene boje. U prirodi su mikrokoki sveprisutni. Žive u različitim šupljinama ljudskog tijela.
Riža. 17. Na fotografiji su bakterije diplokoki - Streptococcus pneumoniae.
Riža. 18. Na fotografiji bakterija sarcina. Kokoidne bakterije se spajaju u vrećice.
Riža. 19. Na fotografiji su bakterije streptokoka (od grčkog "strepto" - lanac).
Složeni u lance. Uzročnici su niza bolesti.
Riža. 20. Na fotografiji su bakterije "zlatni" stafilokoki. Složene su poput "grožđa". Grozdovi su zlatne boje. Uzročnici su niza bolesti.
Bakterije u obliku štapića koje stvaraju spore nazivaju se bacili. Cilindričnog su oblika. Najistaknutiji predstavnik ove skupine je bacil. Bacili uključuju kugu i hemofilnu gripu. Krajevi bakterija u obliku šipke mogu biti šiljasti, zaobljeni, odsječeni, prošireni ili podijeljeni. Oblik samih štapića može biti ispravan ili netočan. Mogu se postaviti jedan po jedan, dva po jedan ili formirati lance. Neki bacili se nazivaju kokobacili jer su okruglog oblika. Ali, ipak, njihova duljina premašuje širinu.
Diplobacili su dvostruki štapići. Antraksne šipke tvore duge niti (lančiće).
Formiranje spora mijenja oblik bacila. U središtu bacila nastaju spore u butirnim bakterijama, dajući im izgled vretena. U štapićima tetanusa - na krajevima bacila, dajući im izgled bataka.
Riža. 21. Fotografija prikazuje bakterijsku stanicu u obliku štapa. Vidljivo je više flagella. Fotografija snimljena elektronskim mikroskopom. Negativan.
Riža. 24. Kod butirnih bacila u središtu se stvaraju spore koje im daju izgled vretena. Kod tetanusa štapići - na krajevima, dajući im izgled bataka.
Zavoj kaveza nema više od jednog okreta. Nekoliko (dva, tri ili više) su campylobacter. Spirohete imaju osebujan izgled, što se odražava u njihovom nazivu - "spira" - savijanje i "mržnja" - griva. Leptospira ("leptos" - uski i "kralježnica" - gyrus) su duge niti s usko raspoređenim kovrčama. Bakterije nalikuju namotanoj spirali.
Riža. 27. Na fotografiji je bakterijska stanica u obliku spirale uzročnik "bolesti ugriza štakora".
Riža. 28. Na fotografiji su bakterije Leptospira uzročnici mnogih bolesti.
Riža. 29. Na fotografiji su bakterije Leptospira uzročnici mnogih bolesti.
Corynebacteria, uzročnici difterije i listerioze, su batinastog oblika. Ovaj oblik bakterije je dat rasporedom metakromatskih zrnaca na svojim polovima.
Riža. 30. Na fotografiji se nalaze korinebakterije.
Više o bakterijama pročitajte u člancima:
Bakterije žive na planeti Zemlji više od 3,5 milijardi godina. Za to vrijeme puno su naučili i na mnogo toga su se prilagodili. Ukupna masa bakterija je ogromna. Radi se o 500 milijardi tona. Bakterije su svladale gotovo sve poznate biokemijske procese. Oblici bakterija su raznoliki. Struktura bakterija je postala prilično komplicirana tijekom milijuna godina, ali se i danas smatraju najjednostavnije uređenim jednostaničnim organizmima.
