У Г+ бактерий - клеточная стенка представляет собой однослойную гомогенную массивную губчатую массу. Муреиновая сеть однослойная, имеет поры и плотно прилегает к цитоплазме мембраны. Содержание белков не велико. Часто встречаются тейховые кислоты (полимеры рибитфосфорной и глицеринфосфорной кислот). Содержит рибонуклеат магния.
Г- бактерии имеют многослойную клеточную стенку. Муреновая сеть однослойная и образует внутренний слой клеточной стенки. Внешний слой образован наружной мембраной. Ее химический состав: фосфолипиды, белки, полисахариды, основная масса - липиды. У Г-бактерий отдельные слои клеточной стенки разделены периплазматическим пространством, оно, оптически пустое.
У некоторых видов бактерий оболочка состоит из гемицеллюлозы (уксуснокислые бактерии). Благодаря наружной мембране (бактерии приобретают большую устойчивость к действию физических и химических факторов, в том числе и антибиотиков.
Фермент лизоцим вызывает лизис многих Г+ бактерий «растворяя» их клеточные стенки. Оболочку микроорганизмов можно разрушить пенициллином, ультразвуком. После разрушения клеточной стенки образуются формы бактерий, которые называют протопластами или сферопластами. У сферопластов клеточная стенка разрушена не полностью. После снятия разрушающего агента (антибиотика) протопласты либо реверсируют в нормальные клетки (превращаются), либо трансформируются в L-формы, либо гибнут. L-формы чаще всего возникают при неправильном приеме антибиотиков. Когда больной почувствовал улучшение и перестал пить антибиотики. После чего L-формы реверсируют в нормальные клетки, восстанавливается их вирулентность, а, следовательно, и болезнь (рецидив болезни).
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, регулирует и 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.
Кроме основных клеточных структур, некоторые виды бактерий имеют дополнительные структуры: капсулы, жгутики, фибрии, споры.
Капсула представляет собой слизистое образование и является производным клеточной стенки. Иногда капсула может покрывать несколько клеток 3-4 и больше образуя зооглею..
Метиленовой синью капсула окрашивается в розовый цвет. Лучше образуется капсула при выращивании бактерий на средах, богатых углеводами и бедных белками. У разных видов бактерий капсулы отличаются по химическому составу. Основным компонентом капсул является вода. В капсулах некоторых видов обнаружены белковые вещества и полисахариды.
Капсула для бактерий имеет защитное значение и является признаком патогенности. Капсула позволяет противостоять защитным силам организма.
Кроме капсул некоторые виды имеют жгутики, которые бактерии используют при движении. По количеству жгутиков и их расположению различают: монотрихи, лофотрихи, амфитрихи и политрихи. Это является важным видовым признаком. Длина жгутиков неодинакова. Она может превышать длину тела бактерий и иногда доходить до 30 мк.
Построены жгутики из спиральнозакрученнй осевой нити и белкового чехла. Белок - флагеллин сходен с миозином мышц. Существует предположение, что жгутик состоит из 17-20 тонких белковых волоконец скрученных вместе - субфибрилл. Жгутики являются производным протопласта и получают от него импульсы. У основания жгутика есть базальное тельце в виде луковицы. Прорастание жгутика начинается с базального тельца.
Несмотря на то, что наличие жгутиков является видовым признаком, наличие их во многом зависит от окружающих условий. Например, при выращивании на твердых питательных средах они утрачиваются, на жидких - возникают снова. Жгутики утрачиваются на определенных этапах развития бактерий.
Фимбрии- нитевидные структуры в форме полых цилиндров, образованные белком пилином. Их имеют кокки и палочки. Функции: прикрепление к субстрату; через них поступают питательные вещества; клетки прикрепляются друг к другу, образуя зооглею; половые фимбрии F - пили участвут в коньюгации.
3.Движение бактерий
Движение бактерий не является особенностью всех бактерий, только некоторые способны двигаться. Органом движения является жгутик. Подвижные спирохеты движутся за счет ритмических изгибов всего тела. Для миксобактерий характерно реактивное движение за счет выделяющейся слизи. Характер движения у жгутиковых организмов зависит от типа жгутикования. Бактерии с полярным жгутиком всегда движутся по прямой линии, только изредка совершая легкие колебательные движения. Движение перитрихов беспорядочно и связано с оживленным кувырканием. У лофотрихов жгутики перемещаются подобно корабельному винту.
Скорость движения у различных бактерий различна. Некоторые виды при благоприятных условиях могут двигаться на расстояние в 10 раз превышающее размеры клетки.
4. Спорообразование и его биологическая роль
Процесс спорообразования у бактерий является стадией развития. Спора играет роль защитного приспособления, которым природа снабдила их для борьбы с неблагоприятными условиями. Способностью образовывать споры - особые тельца эллиптической и округлой формы обладают палочковидные бактерии. На образование споры затрачивается или все содержимое клетки или большая часть протоплазматического содержимого. Спора образуется в результате уплотнения протоплазмы в определенном участке, содержащим ядерную субстанцию. Эта часть названа А.А. Имшеницким спорогенной зоной. В дальнейшем из этого участка вначале образуется проспора, которая далее покрывается специальными оболочками и превращается в спору. Длительность процесса 1, 5-24 часа.
В начале фазы спора хорошо окрашивается анилиновыми красками, а по мере созревания она становится более плотной и трудноокрашиваемой, что (связано) объясняется малопроницаемой наружной оболочкой. Однако, такое объяснение не вполне удовлетворительно, т.к. в зрелом состоянии оболочка споры окрашивается, а содержимое остается не окрашенным. Это дает основание предположить, что цитоплазма изменила физико-химические свойства. А именно: вода находится в связанном состоянии, благодаря чему спора приобретает теплоустойчивость, увеличивается содержание Са и Mg, что тоже повышает стойкость к нагреванию. В дальнейшем оболочка споры раздваивается: внутреннее - интина - участвует в прорастании споры и на ее базе строится оболочка новой вегетативной клетки. Наружная оболочка - экзина выполняет защитную функцию. По мере созревания споры, вегетативная клетка отмирает. Малая активность ферментов, плохая проницаемость наружной оболочки ограничивают обмен спор с внешней средой, что позволяет им сохранить жизнеспособность десятки и сотни лет. Жизнеспособные споры были выделены из египетских мумий, трупов мамонтов.