Внутреннее строение бактериальной клетки. Постоянные структуры, их химический состав, строение и роль.

Небольшие размеры бактерий долгое время казались несовместимыми с какой-либо клеточной дифференцировкой. Использование новейших методов исследования позволило выделить клеточные структуры изучить их физиологические функции. Большую роль в изучении бактерий сыграли косвенные методы, основанные на способности клетки реагировать на иммунные антитела. Оказалось, что реагируют в клетке белки с определенной формой и расположением полипептидной цепи. Это позволило изучить то, что лежит за пределами видимости микроскопа.

Исследования показали, что тело микробной клетки морфологически дифференцировано. Снаружи оно покрыто оболочкой или правильнее сказать клеточной стенкой, которая предохраняет клетку, придает ей определенную форму, является барьером для белков и полисахаридов, обладает определенной биохимической активностью. Пример: в оболочке клеток туберкулеза обнаружен фактор, тормозящий продвижение лейкоцитов к очагу и придаетупругость клетке, но допускает свободное движение связанное с изгибами тела.

Клеточная стенка у бактерий составляет 20% сухого веса. Толщина ее 0, 01-0, 04 микрон. Ее можно легко пронаблюдать у бактерий, если поместить их в гипертонический раствор. В ней, как и в растительной клетке, произойдет плазмолиз. Клеточная стенка является производным протопласта, и ее химический состав, толщина и прочность различны у разных видов и зависят от условий роста и условий окружающей среды. Клеточная стенка состоит из мицелл белково-липойдного комплекса. Опорным каркасом_, в отличие от растительной клетки является глюкопептид (муропептид) – муреин.

Это гетерополимер, состоящий из чередующихся остатков N - ацетилглюкозоамина N- ацетилмурамовой кислоты. В состав клетки входят такие аминокислоты, которые не встречаются у животных и растений: d-форма аланина и L-формы лизина. Кроме того, в состав мурена входит: глютаминовая кислота и диаминопимелиновая кислота.

Под клеточной стенкой расположен протопласт, поверхностные слои его несколько уплотнены и соответствуют 2-3 слоям белково-липидной природы - это цитоплазматическая мембрана. Она имеет жидкостно-мазоическую структуру, как и плазма Функции: обладает осмотическими свойствами, регулируети выделение веществ, в ней осуществляется синтез веществ клеточной стенки. В ней обнаружены ферменты дыхания цитохромы, дегидрогеназы. В отличие от оболочки она не подвергается действию лизоцима.

Ферментные белки участвуют в синтезе экзоферментов. Мембрана образует мезосомы, которые принимают участие в образовании поперечной перегородки при делении бактерии и внтур0плазматических мембранных систем - хроматофоров.

Цитоплазма - жидкая коллоидная масса, содержащая до 90% воды. По химическому составу - липопротеид. У молодых клеток она оптически пустая у взрослых появляется зернистость, появляются вакуоли.

Синтез белка в клетках осуществляется в рибосомах, имеющих размеры от 100 до 300 А. Долгое время оставалось неясным имеется ли в клетке ядро. В настоящее время установлено, что обособленного ядра у бактерий нет. Но ДНК сосредоточена в клетках в определенных участках - дискретных телах, которые делятся перед деление клетки. Их принято называть нуклеоидом. В отличие от настоящего ядра, нуклеоид не имеет ядрышек и мембраны, находясь в непосредственном контакте с цитоплазмой. ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, замкнутых в кольцо.

Иногда у клеток наблюдается многоядерность в молодом возрасте, это связано с несоответствием роста и деления клеток.

В период клеточного деления, у бактерий вблизи клеточной стенки обнаруживается сферическое тельце - лизосома - диаметр 2500 А. Полагают, что она принимает участие в формировании клеточной стенки, кроме того в ней обнаружены ферменты дыхательного цикла.

Присутствие в клетках настоящих митохондрий признается не всеми учеными, хотя при исследовании в электронном микроскопе наблюдали субклеточные структуры напоминающие митохондрии животных клеток. В них обнаружены АТФ, оксидазы, цитохромы, РНК.

Кроме структур в цитоплазме встречаются включения: полисахара, липоиды, кристаллы неорганических веществ. Это зерна валютина, которые окрашиваются метиленовой синью в пурпурный цвет и являются соединителем неорганического фосфата и РНК. Валютин служит в клетках резервом Р, S, и используется для синтеза нуклеиновых кислот и некоторых ферментов. Зерна валютина имеют сферическую форму диаметром 0, 5 мк. Они растворимы в воде, в 5% хлориде натрия, крепких щелочах.

Часто в цитоплазме встречаются капли жира (как запасное вещество) состоящие из (3 – оксимасленной кислоты. В отдельные периоды жизни (спорогенез) клетки могут накапливать до 80% жира. В дальнейшем он служит источником энергии и азота.

Углеводные включения могут быть двух типов: гликоген и крахмал. Чаще у бактерий встречаются гликоген, вещество сходное с амилопектином.

У представителей рода Clostridium обнаружено крахмалоподобное вещество гранулеза.

У некоторых бактерий в качестве запасных веществ могут откладываться кристаллы S, СаСО3 и различные пигменты.