Общий план строения и методы исследования
Для детального изучения морфологии микроорганизмов применяется преимущественно электронная микроскопия. Данный метод позволяет рассматривать как цельные клетки, так и их ультратонкие срезы, что дает возможность визуализировать мельчайшие детали.
Все основные структурные элементы бактерии можно разделить на три крупные группы:
- Оболочка, которая контактирует с внешней средой и защищает клетку.
- Внутреннее содержимое (протоплазма), где протекают основные жизненные циклы.
- Дополнительные структуры, которые присутствуют не у всех видов, но дают определенные преимущества для выживания или движения.
Клеточная оболочка: стенка и мембрана
Поверхностный аппарат бактерии включает в себя несколько слоев. Непосредственно под наружными структурами располагается клеточная стенка — прочная и упругая конструкция, которая придает микроорганизму его характерную форму. Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана.
Главная функция клеточной стенки является «сдерживающей». Она обеспечивает жизненно важное противодействие высокому внутреннему осмотическому давлению, не давая бактерии разрушиться. Кроме того, стенка участвует в важнейших физиологических процессах:
- Деление клетки.
- Транспорт различных метаболитов.
- Выполнение рецепторной функции (на её поверхности расположены специфические рецепторы для бактериофагов, бактериоцинов и различных химических веществ).
Важным диагностическим признаком является сравнительная толщина клеточной стенки. У грамотрицательных бактерий она достаточно тонкая и составляет около 15–20 нм. В свою очередь, у грамположительных бактерий стенка наиболее толстая и может достигать 50 нм и более.
Ультраструктура протоплазмы и генетический аппарат
Внутреннее пространство бактерии заполнено цитоплазмой. При изучении ультратонких срезов в цитоплазматическом содержимом обнаруживаются различные функциональные элементы:
- Рибосомы — аппарат синтеза белков.
- Включения — например, скопления волютина, служащие резервом питательных веществ.
- Мезосомы — внутриклеточные структуры.
Генетический материал бактерии не оформлен в истинное ядро, как у эукариот. Его функцию выполняет нуклеоид (ядерный эквивалент). Помимо основного нуклеоида, генетический аппарат включает внехромосомные элементы — плазмиды, а также молекулы информационной РНК (иРНК).
Дополнительные структуры бактериальной клетки
Многие бактерии обладают необязательными структурами, наличие которых зависит от вида микроорганизма и условий его обитания. К поверхностным защитным оболочкам могут добавляться капсула, микрокапсула или слизь. Они создают дополнительный барьер от внешних воздействий.
Для перемещения в пространстве и прикрепления к поверхностям служат специальные органеллы движения и адгезии: жгутики и пили. Особую роль играют споры — специфические формы, которые бактерия образует для сохранения жизнеспособности в крайне неблагоприятных условиях внешней среды.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Чем отличается клеточная стенка грамположительных и грамотрицательных бактерий?
Клеточная стенка грамположительных и грамотрицательных бактерий отличается толщиной, химическим составом и типом межпептидных связей.
| Характеристика | Грамположительные бактерии | Грамотрицательные бактерии |
|---|---|---|
| Толщина | Достигает 50 нм и более | Тонкая (около 15–20 нм) |
| Пептидогликан | Многослойный (40–90% массы) | Тонкий слой (5–10% массы) |
| Специфические компоненты | Тейхоевые и липотейхоевые кислоты | Наружная мембрана с липополисахаридом (ЛПС), поринами и липопротеинами |
| Межпептидные связи | Через пентаглициновый мостик | Прямая пептидная связь |
| Локализация пептидогликана | Плотно прилегает к мембране | В периплазматическом пространстве |
Какие структуры бактериальной клетки относятся к обязательным?
К обязательным структурам бактериальной клетки относятся элементы оболочки и внутреннего содержимого (протоплазмы).
- Клеточная стенка — прочная и упругая структура, придающая форму клетке.
- Цитоплазматическая мембрана — располагается непосредственно под клеточной стенкой.
- Цитоплазма — внутренняя среда, содержащая растворимые белки, РНК, рибосомы и включения.
- Нуклеоид — генетический аппарат (ядерный эквивалент).
Капсулы, жгутики, пили и споры являются дополнительными (необязательными) структурами.
Какие виды включений встречаются в цитоплазме бактерий?
В цитоплазме бактериальной клетки встречаются включения, которые преимущественно выполняют функцию запасных питательных веществ. К основным видам таких структур относятся:
- Зерна волютина — специфические цитоплазматические включения.
- Липиды — жировые включения, служащие резервными питательными веществами.
Данные структуры располагаются в цитоплазме наряду с растворимыми белками, РНК и рибосомами.
Какие функции выполняют мезосомы в бактериальной клетке?
Мезосомы участвуют в энергоемких процессах и энергетическом обмене бактериальной клетки. Они выполняют следующие функции:
- Генерация энергии — обеспечение энергетических потребностей клетки.
- Деление клетки — участие в сегрегации ДНК и росте.
- Синтез веществ — энергообеспечение синтеза клеточной стенки, углеводов и липидов.
- Секреция веществ — выведение соединений из клетки.
- Спорообразование — участие в формировании спор.
Каков химический состав бактериальной капсулы?
Химический состав бактериальной капсулы преимущественно представлен полисахаридами (экзополисахаридами). В качестве исключения встречаются капсулы полипептидной природы. Например, у сибиреязвенной бациллы (Bacillus anthracis) капсула состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты. Капсула обладает выраженной гидрофильностью, что позволяет ее структуре удерживать большое количество воды.
Какие функции выполняет цитоплазматическая мембрана у бактерий?
Цитоплазматическая мембрана бактерий выполняет следующие функции:
- Регуляция осмотического давления.
- Транспорт веществ с участием пермеаз.
- Энергетический метаболизм.
- Рост и деление клеток.
- Движение.
- Секреция.
- Спорообразование.
Чтобы запомнить слои оболочки снаружи внутрь, используйте фразу «Капюшон Скрывает Цилиндр»: Капсула (необязательная) → Стенка клеточная → Цитоплазматическая мембрана.
Вопросы с занятий и экзамена
Какая структура защищает бактерию от разрыва из-за высокого внутреннего давления?
Эту функцию выполняет клеточная стенка. Она обладает высокой прочностью и упругостью, сдерживая высокое внутреннее осмотическое давление.
Чем отличаются клеточные стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий?
Главное отличие, видимое при микроскопии, — толщина. У грамположительных бактерий стенка толстая (от 50 нм), а у грамотрицательных — тонкая (15–20 нм).
Где хранится генетическая информация бактерий?
В нуклеоиде, который является ядерным эквивалентом, так как у бактерий нет настоящего ядра. Также генетическая информация может находиться в плазмидах.
Зачем бактериям нужны споры?
Споры не предназначены для размножения. Это особая форма сохранения генетического материала и выживания микроорганизма в неблагоприятных условиях.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы транспорта метаболитов через клеточную стенку
- Специфичность рецепторов к бактериофагам и бактериоцинам
- Роль мезосом и волютиновых включений в цитоплазме
- Строение и функции плазмид в бактериальной клетке
- Отличия капсулы, микрокапсулы и слизистого слоя
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Строение бактериальной клетки» 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 «Морфология и классификация микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.