Вода как основа жизнедеятельности
Водная среда формирует подавляющую часть бактериальной клетки. Жидкость внутри микроорганизма может находиться в свободном или связанном состоянии. Механическая функция воды заключается в поддержании необходимого внутриклеточного давления (тургора), а химическая — в обеспечении протекания реакций гидролиза.
При потере влаги метаболические процессы замирают, и клетка перестает размножаться. Это свойство широко используют на практике: метод лиофилизации (вакуумного высушивания предварительно замороженной культуры) позволяет консервировать штаммы на долгий срок, так как микроб не погибает, а лишь переходит в состояние покоя.
Сухой остаток: белки и углеводы
Оставшиеся 10% массы формируют сухой остаток микроорганизма. Его состав распределен между макромолекулами крайне неравномерно:
| Компонент | Доля в сухом остатке |
|---|---|
| Белки | 52% |
| Углеводы | 17% |
| РНК | 16% |
| Липиды | 9% |
| ДНК | 3% |
| Минеральные вещества | 3% |
Белки выступают доминирующим компонентом. Они катализируют биохимические превращения (ферментативная роль) и строят важнейшие элементы клетки: цитоплазматическую мембрану, клеточную стенку, капсулы, споры и жгутики. Бактериальные белки содержат уникальные соединения, отсутствующие в тканях человека, например, диаминопимелиновую кислоту и D-изомеры аминокислот.
Углеводы представлены всем спектром сахаров (от моно- до полисахаридов) и легко образуют комплексные связи с липидами и белками. Они участвуют в построении клеточной стенки, откладываются в виде резервного крахмала и гликогена, а также определяют антигенную специфичность бактерии.
Липиды и нуклеиновые кислоты
Липиды концентрируются в клеточной стенке грамотрицательных микробов и в цитоплазматической мембране (ЦПМ). Они служат резервным источником питания и формируют соматические антигены, в том числе эндотоксины (липополисахариды). В структуре жиров преобладают кислоты с длинной цепью (C14–C18). Кислотоустойчивые бактерии отличаются высоким содержанием восков и миколовой кислоты, а микоплазмы — единственные прокариоты, в ЦПМ которых присутствуют стеролы.
Нуклеиновые кислоты отвечают за генетическую информацию и синтез белка:
- РНК присутствует в виде матричной, транспортной и рибосомальной форм. Свободные нуклеотиды не только строят полимерные цепи, но и входят в состав коферментов.
- ДНК состоит из двух антипараллельных нитей (направление 5'→3' и 3'→5'). Спираль удерживается водородными связями по принципу комплементарности (аденин комплементарен тимину, гуанин — цитозину). Мономер ДНК состоит из дезоксирибозы, фосфатной группы и азотистого основания.
Минеральные вещества и ионы
Анализ золы бактерий показывает наличие макроэлементов (азот, сера, фосфор, кальций, калий, магний, железо) и микроэлементов (медь, цинк, барий, кобальт).
Ключевые органогены выполняют базовые метаболические задачи:
- Азот (N): необходим для синтеза протеинов и нуклеотидов.
- Сера (S): формирует сульфгидрильные группы, стабилизирующие пространственную структуру белков.
- Фосфор (P): входит в структуру нуклеиновых кислот и обеспечивает энергетический обмен (АТФ).
Ионы металлов действуют как активаторы ферментов (магний, марганец, железо) и рибосом (калий, магний). Для захвата и транспортировки железа из внешней среды у бактерий предусмотрены специфические молекулы-переносчики — сидерохромы.
Коротко: ответы на вопросы по теме
В состав каких именно коферментов входят свободные нуклеотиды бактериальной клетки?
Свободные пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды выступают важнейшими структурными компонентами коферментов в клетке. В источниках представлены следующие коферменты, имеющие нуклеотидную природу:
- ФАД и НАД+ — включают нуклеотиды в качестве органических молекул, участвующих в катализе.
- Кофермент А (КоА) — содержит в своей активной форме адениловый нуклеотид (в виде остатка 3-фосфоаденозин-5-дифосфата).
Какие типы включений резервных веществ образуют бактерии помимо крахмала и гликогена?
Источники прямо указывают липиды как запасные питательные вещества. Волютин обозначен как цитоплазматическое включение; его резервная функция в приведённых источниках не подтверждена. Зерна волютина локализуются на полюсах клетки и могут придавать ей форму «булавы», обладают метахромазией.
Для запоминания уникальных липидных компонентов используйте ассоциацию «Два М»: Микобактерии богаты Миколовой кислотой, а Микоплазмы — единственные, кто имеет стеролы в мембране.
Вопросы с занятий и экзамена
Что произойдет с бактериальной клеткой при удалении воды?
Произойдет остановка размножения и метаболических реакций, однако клетка не погибнет. Этот принцип лежит в основе консервации микробов методом лиофилизации.
Какие компоненты белков есть у бактерий, но отсутствуют у человека?
В состав бактериальных клеток входят специфические D-изомеры аминокислот и диаминопимелиновая кислота.
Зачем бактериям нужны сидерохромы?
Это специализированные молекулы, которые связывают ионы железа во внешней среде и переносят их внутрь клетки в виде растворимых комплексов.
Что ещё разобрать по теме
- Лиофилизация микроорганизмов: механизмы высушивания и сохранения жизнеспособности
- Строение и токсические свойства липополисахаридов (ЛПС)
- Антигенная специфичность бактериальных полисахаридов
- Принцип комплементарности и антипараллельность цепей ДНК микроорганизмов
- Таксономическое значение анализа ГЦ-пар в микробиологии
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Химический состав бактерий» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Физиология микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.