Komponen struktur mandatori dan pilihan bagi sel bakteria, fungsinya. Perbezaan dalam struktur dinding sel bakteria gram-positif dan gram-negatif. Bakteria berbentuk L dan tidak boleh dikultur

Bakteria adalah prokariot dan berbeza dengan ketara daripada sel tumbuhan dan haiwan (eukariota). Mereka tergolong dalam organisma bersel tunggal dan terdiri daripada dinding sel, membran sitoplasma, sitoplasma, nukleoid (komponen wajib sel bakteria). Sesetengah bakteria mungkin mempunyai flagela, kapsul, dan spora (komponen pilihan sel bakteria).

Dalam sel prokariotik, struktur yang terletak di luar membran sitoplasma dipanggil dangkal (dinding sel, kapsul, flagela, vili).

Dinding sel adalah elemen struktur penting sel bakteria, terletak di antara membran sitoplasma dan kapsul; dalam bakteria bukan kapsul, ini adalah membran sel luar. Menjalankan beberapa fungsi: melindungi bakteria daripada kejutan osmotik dan faktor merosakkan lain, menentukan bentuknya, mengambil bahagian dalam metabolisme; dalam banyak jenis bakteria patogen ia adalah toksik, mengandungi antigen permukaan, dan juga membawa reseptor khusus untuk fag di permukaan. Dinding sel bakteria mengandungi liang-liang yang terlibat dalam pengangkutan eksotoksin dan eksoprotein bakteria lain.

Komponen utama dinding sel bakteria ialah peptidoglycan, atau murein (Latin murus - dinding), polimer penyokong yang mempunyai struktur rangkaian dan membentuk kerangka luar yang tegar (keras) bagi sel bakteria. Peptidoglikan mempunyai rantai utama (tulang belakang) yang terdiri daripada selang seli N-asetil-M-glukosamin dan residu asid N-asetilmuramat yang disambungkan oleh ikatan 1,4-glikosidik, rantai sisi tetrapeptida yang serupa yang dilekatkan pada molekul asid N-asetilmuramat, dan peptida silang pendek rantai jambatan yang menghubungkan rantai polisakarida.

Berdasarkan sifat tinctorialnya, semua bakteria dibahagikan kepada dua kumpulan: gram-positif dan gram-negatif. Bakteria gram positif membetulkan kompleks violet gentian dan iodin dengan kukuh, tidak tertakluk kepada pelunturan dengan etanol dan oleh itu tidak merasakan pewarna tambahan fuchsin, kekal ungu. Dalam bakteria gram-negatif, kompleks ini mudah dicuci keluar dari sel oleh etanol, dan apabila penggunaan tambahan fuchsin, mereka menjadi merah. Dalam sesetengah bakteria, pewarnaan Gram positif hanya diperhatikan pada peringkat pertumbuhan aktif. Keupayaan prokariot untuk diwarnakan Gram atau dinyahwarna dengan etanol ditentukan oleh komposisi kimia khusus dan ultrastruktur dinding selnya. trakoma klamidia bakteria

Bakteria bentuk-L ialah pengubahsuaian fenotip, atau mutan, bakteria yang telah kehilangan sebahagian atau sepenuhnya keupayaan untuk mensintesis peptidoglycan dinding sel. Oleh itu, bentuk L adalah bakteria yang rosak di dinding sel. Mereka terbentuk di bawah pengaruh agen pengubah L - antibiotik (penisilin, polimiksin, bacitracin, vencomycin, streptomycin), asid amino (glisin, metionin, leucine, dll.), Enzim lysozyme, ultraviolet dan x-ray. Tidak seperti protoplas dan sferoplast, bentuk-L mempunyai daya maju yang agak tinggi dan keupayaan yang ketara untuk membiak. Dari segi sifat morfologi dan budaya, mereka berbeza dengan ketara daripada bakteria asal, yang disebabkan oleh kehilangan dinding sel dan perubahan dalam aktiviti metabolik. Sel bentuk L mempunyai sistem membran intracytoplasmic dan struktur seperti myelin yang dibangunkan dengan baik. Disebabkan oleh kecacatan pada dinding sel, ia tidak stabil dari segi osmotik dan hanya boleh dikultur dalam media khas dengan tekanan osmotik tinggi; mereka melalui penapis bakteria. Terdapat bakteria L-bentuk yang stabil dan tidak stabil. Yang pertama tidak mempunyai dinding sel yang tegar; mereka sangat jarang kembali kepada bentuk bakteria asal mereka. Yang terakhir mungkin mempunyai unsur-unsur dinding sel, di mana ia serupa dengan sferoplast; jika tiada faktor yang menyebabkan pembentukannya, ia diterbalikkan ke dalam sel asal.

Proses pembentukan bentuk-L dipanggil L-transformasi atau L-aruhan. Hampir semua jenis bakteria, termasuk yang patogen (agen penyebab brucellosis, tuberkulosis, listeria, dll.), mempunyai keupayaan untuk menjalani transformasi L.

Bentuk-L diberi kepentingan yang besar dalam perkembangan jangkitan berulang kronik, pengangkutan patogen, dan kegigihan jangka panjang mereka dalam badan. Proses berjangkit yang disebabkan oleh bakteria L-bentuk dicirikan oleh atipikal, tempoh kursus, keterukan penyakit, dan sukar dirawat dengan kemoterapi.

Kapsul adalah lapisan mukus yang terletak di atas dinding sel bakteria. Bahan kapsul dipisahkan dengan jelas dari persekitaran. Kapsul bukanlah struktur penting sel bakteria: kehilangannya tidak membawa kepada kematian bakteria.

Bahan kapsul terdiri daripada misel yang sangat hidrofilik, dan komposisi kimianya sangat pelbagai. Komponen utama kebanyakan kapsul prokariotik ialah homo- atau hetsropolysaccharides (entsrobacteria, dll.). Dalam beberapa jenis basil, kapsul dibina daripada polipeptida.

Kapsul memastikan kemandirian bakteria, melindungi mereka daripada kerosakan mekanikal, pengeringan, jangkitan oleh phages, bahan toksik, dan dalam bentuk patogen - daripada tindakan daya perlindungan makroorganisma: sel-sel yang terkapsul adalah fagositosis yang buruk. Dalam beberapa jenis bakteria, termasuk yang patogen, ia menggalakkan perlekatan sel ke substrat.

Flagela ialah organel pergerakan bakteria, diwakili oleh struktur nipis, panjang, seperti benang yang bersifat protein.

Flagellum terdiri daripada tiga bahagian: filamen lingkaran, cangkuk dan badan basal. Cangkuk adalah silinder protein melengkung yang bertindak sebagai penghubung fleksibel antara badan basal dan filamen tegar flagellum. Badan basal adalah struktur kompleks yang terdiri daripada batang pusat (paksi) dan cincin.

Flagela bukanlah struktur penting bagi sel bakteria: terdapat variasi fasa dalam bakteria, apabila ia hadir dalam satu fasa perkembangan sel dan tiada dalam fasa lain.

Bilangan flagela dan lokasinya dalam bakteria spesies berbeza tidak sama, tetapi stabil untuk satu spesies. Bergantung pada ini, kumpulan bakteria berbendera berikut dibezakan: moiotrichs - bakteria dengan satu flagel yang terletak di kutub; amphitrichous - bakteria dengan dua flagella tersusun secara polar atau mempunyai berkas flagela di kedua-dua hujungnya; lophotrichs - bakteria dengan berkas flagella pada satu hujung sel; peritrichous - bakteria dengan banyak flagela yang terletak di sisi sel atau di seluruh permukaannya. Bakteria yang tidak mempunyai flagela dipanggil atrichia.

Sebagai organ pergerakan, flagela adalah tipikal bakteria berbentuk batang terapung dan berbelit-belit dan hanya terdapat dalam kes terpencil di cocci. Mereka menyediakan pergerakan yang cekap dalam media cecair dan pergerakan yang lebih perlahan pada permukaan substrat pepejal.

Pili (fimbriae, villi) ialah silinder protein lurus, nipis, berongga yang memanjang dari permukaan sel bakteria. Mereka dibentuk oleh protein tertentu - pilin, berasal dari membran sitoplasma, terdapat dalam bentuk bakteria motil dan tidak bergerak dan hanya boleh dilihat dalam mikroskop elektron. Di permukaan sel boleh terdapat dari 1-2, 50-400 atau lebih pili kepada beberapa ribu.

Terdapat dua kelas pili: pili seksual (sexpili) dan pili am, yang lebih kerap dipanggil fimbriae. Bakteria yang sama boleh mempunyai pili yang berbeza sifat. Pili seks muncul pada permukaan bakteria semasa proses konjugasi dan melaksanakan fungsi organel di mana bahan genetik (DNA) dipindahkan daripada penderma kepada penerima.

Pili mengambil bahagian dalam pengagregatan bakteria menjadi aglomerat, lampiran mikrob ke pelbagai substrat, termasuk sel (fungsi pelekat), dalam pengangkutan metabolit, dan juga menyumbang kepada pembentukan filem pada permukaan media cecair; menyebabkan aglutinasi sel darah merah.

Membran sitoplasma (plasmolemma) ialah struktur lipoprotein separa telap sel bakteria yang memisahkan sitoplasma daripada dinding sel. Ia adalah komponen multifungsi wajib sel. Pemusnahan membran sitoplasma membawa kepada kematian sel bakteria.

Secara kimia, membran sitoplasma adalah kompleks protein-lipid yang terdiri daripada protein dan lipid. Bahagian utama lipid membran diwakili oleh fosfolipid. Ia dibina daripada dua lapisan protein monomolekul, di antaranya terdapat lapisan lipid yang terdiri daripada dua baris molekul lipid yang berorientasikan tetap.

Membran sitoplasma berfungsi sebagai penghalang osmotik kepada sel, mengawal aliran nutrien ke dalam sel dan pembebasan produk metabolik ke luar ia mengandungi enzim permease khusus substrat yang menjalankan pemindahan selektif aktif molekul organik dan bukan organik.

Semasa pertumbuhan sel, membran sitoplasma membentuk banyak invaginat yang membentuk struktur intracytoplasmic membran. Invaginates membran tempatan dipanggil mesosom. Struktur ini dinyatakan dengan baik dalam bakteria gram-positif, lebih teruk dalam bakteria gram-negatif, dan kurang dinyatakan dalam rickettsia dan mycoplasmas.

Mesosom, seperti membran sitoplasma, adalah pusat aktiviti pernafasan bakteria, jadi mereka kadang-kadang dipanggil analog mitokondria. Walau bagaimanapun, kepentingan mesosom masih belum dijelaskan sepenuhnya. Mereka meningkatkan permukaan kerja membran; mungkin mereka hanya melakukan fungsi struktur, membahagikan sel bakteria ke dalam petak yang agak berasingan, yang mewujudkan keadaan yang lebih baik untuk berlakunya proses enzimatik. Dalam bakteria patogen mereka memastikan pengangkutan molekul protein eksotoksin.

Sitoplasma ialah kandungan sel bakteria, dibatasi oleh membran sitoplasma. Ia terdiri daripada sitosol - pecahan homogen, termasuk komponen RNA larut, bahan substrat, enzim, produk metabolik, dan unsur struktur - ribosom, membran intracytoplasmic, kemasukan dan nukleoid.

Ribosom adalah organel yang menjalankan biosintesis protein. Mereka terdiri daripada protein dan RNA, disambungkan ke dalam kompleks oleh ikatan hidrogen dan hidrofobik.

Pelbagai jenis kemasukan dikesan dalam sitoplasma bakteria. Mereka boleh menjadi pepejal, cecair atau gas, dengan atau tanpa membran protein, dan tidak wujud secara kekal. Sebahagian penting daripada mereka adalah rizab nutrien dan produk metabolisme selular. Nutrien rizab termasuk: polisakarida, lipid, polifosfat, mendapan sulfur, dsb. Antara kemasukan yang bersifat polisakarida, glikogen dan granulosa bahan seperti kanji paling kerap dijumpai, yang berfungsi sebagai sumber karbon dan bahan tenaga. Lipid terkumpul dalam sel dalam bentuk butiran dan titisan lemak. Mycobacteria mengumpul lilin sebagai bahan simpanan. Sel-sel sesetengah spirilla dan yang lain mengandungi butiran volutin yang dibentuk oleh polifosfat. Mereka dicirikan oleh metachromasia: toluidine biru dan metilena biru warna mereka ungu-merah. Granul volutin memainkan peranan depot fosfat. Kemasukan yang dikelilingi oleh membran juga termasuk vakuol gas, atau aerosom mengurangkan graviti spesifik sel dan terdapat dalam prokariot akuatik.

Nukleoid ialah nukleus prokariot. Ia terdiri daripada satu untai DNA bertali dua yang ditutup dalam cincin, yang dianggap sebagai kromosom bakteria tunggal, atau genofor.

Nukleoid dalam prokariot tidak dihadkan dari seluruh sel oleh membran - ia tidak mempunyai sampul nuklear.

Struktur nukleoid termasuk RNA polimerase, protein asas dan kekurangan histon; kromosom berlabuh pada membran sitoplasma, dan dalam bakteria gram positif - pada mesosom. Nukleoid tidak mempunyai radas mitosis, dan pemisahan nukleus anak perempuan dipastikan oleh pertumbuhan membran sitoplasma.

Teras bakteria adalah struktur yang berbeza. Bergantung pada peringkat perkembangan sel, nukleoid boleh menjadi diskret (tidak berterusan) dan terdiri daripada serpihan individu. Ini disebabkan oleh fakta bahawa pembahagian sel bakteria dalam masa berlaku selepas selesainya kitaran replikasi molekul DNA dan pembentukan kromosom anak perempuan.

Nukleoid mengandungi sebahagian besar maklumat genetik sel bakteria.

Sebagai tambahan kepada nukleoid, unsur genetik extrachromosomal telah ditemui dalam sel banyak bakteria - plasmid, yang merupakan molekul DNA bulat kecil yang mampu replikasi autonomi

Sesetengah bakteria mampu membentuk spora pada akhir tempoh pertumbuhan aktif. Ini didahului oleh kekurangan nutrien persekitaran, perubahan pHnya, dan pengumpulan produk metabolik toksik.

Dari segi komposisi kimia, perbezaan antara spora dan sel vegetatif hanyalah pada kandungan kuantitatif sebatian kimia. Spora mengandungi kurang air dan lebih banyak lipid.

Dalam keadaan spora, mikroorganisma tidak aktif secara metabolik, tahan suhu tinggi (140-150 °C), terdedah kepada pembasmi kuman kimia dan bertahan lama dalam persekitaran. Rintangan suhu tinggi dikaitkan dengan kandungan air yang sangat rendah dan kandungan asid dipicolinic yang tinggi. Sekali dalam badan manusia dan haiwan, spora bercambah menjadi sel vegetatif. Spora dicat menggunakan kaedah khas, termasuk pemanasan awal spora, serta pendedahan kepada larutan cat pekat pada suhu tinggi.

Banyak jenis bakteria gram-negatif, termasuk yang patogenik (Shigella, Salmonella, Vibrio cholerae, dsb.) mempunyai keadaan penyesuaian khas, dikawal secara genetik, secara fisiologi setara dengan sista, di mana ia boleh melalui di bawah pengaruh keadaan yang tidak baik dan kekal berdaya maju. sehingga beberapa tahun. Ciri utama keadaan ini ialah bakteria tersebut tidak membiak dan oleh itu tidak membentuk koloni pada medium nutrien pepejal. Sel tidak membiak tetapi berdaya maju sedemikian dipanggil bentuk bakteria yang tidak boleh dikultur (NFB). Sel NFB dalam keadaan tidak dikultur mempunyai sistem metabolik aktif, termasuk sistem pemindahan elektron, biosintesis protein dan asid nukleik, dan mengekalkan virulensi. Membran sel mereka lebih likat, sel biasanya mengambil bentuk cocci dan saiznya berkurangan dengan ketara. NFB mempunyai kestabilan yang lebih tinggi dalam persekitaran luaran dan oleh itu boleh bertahan di dalamnya untuk masa yang lama (contohnya, Vibrio cholerae dalam takungan kotor), mengekalkan keadaan endemik kawasan tertentu (takungan).

Untuk mengesan NFB, kaedah genetik molekul digunakan (penghibridan DNA-DNA, CPR), serta kaedah pengiraan langsung sel yang berdaya maju yang lebih mudah.

Untuk tujuan ini, anda juga boleh menggunakan kaedah sitokimia (pembentukan formazan) atau mikroautoradiografi. Mekanisme genetik yang menentukan peralihan bakteria ke dalam NS dan pengembaliannya daripadanya tidak jelas.

Bakteria ("tongkat" dari bahasa Yunani kuno) adalah kerajaan (kumpulan) mikroorganisma bukan nuklear (prokariotik), biasanya bersel tunggal. Hari ini, kira-kira sepuluh ribu spesies mereka diketahui dan diterangkan. Para saintis menganggarkan bahawa terdapat lebih daripada sejuta daripada mereka.

Ia boleh mempunyai bentuk bulat, bergulung, berbentuk batang. Dalam kes yang jarang berlaku, bentuk kubik, tetrahedral, stellate, dan O- atau C ditemui. menentukan kebolehan yang dimiliki oleh sel bakteria. Sebagai contoh, bergantung pada bentuknya, mikroorganisma mempunyai satu atau satu lagi tahap mobiliti, keupayaan untuk melekat pada permukaan, dan satu atau cara lain untuk menyerap sebatian pemakanan.

Sel bakteria merangkumi tiga struktur penting: membran sitoplasma, ribosom dan nukleoid.

Dari membran di bahagian luar terdapat beberapa lapisan. Khususnya, terdapat membran mukus, kapsul, dan dinding sel. Di samping itu, pelbagai struktur permukaan berkembang di luar: villi, flagella. Sitoplasma dan membran digabungkan menjadi konsep "protoplast".

Sel bakteria dengan semua kandungannya dihadkan dari persekitaran luaran oleh membran. Di dalam, dalam pecahan homogen sitoplasma, protein, RNA larut, substrat tindak balas metabolik, dan pelbagai sebatian terletak. Selebihnya mengandungi pelbagai elemen struktur.

Tidak mengandungi membran nuklear atau sebarang membran intracytoplasmic lain yang bukan terbitan membran sitoplasma. Pada masa yang sama, beberapa prokariot dicirikan oleh "tonjolan" tempatan cangkang utama. "Penonjolan" ini - mesosom - melaksanakan pelbagai fungsi dan membahagikan sel bakteria kepada bahagian yang berbeza dari segi fungsi.

Semua data yang diperlukan untuk kehidupan terkandung dalam satu DNA. Kromosom yang disertakan oleh sel bakteria biasanya mempunyai bentuk cincin tertutup secara kovalen. Pada satu ketika, DNA dilekatkan pada membran dan diletakkan dalam struktur yang berasingan, tetapi tidak dipisahkan daripada sitoplasma. Struktur ini dipanggil "nukleoid". Apabila dibuka, kromosom bakteria adalah lebih daripada satu milimeter panjang. Ia biasanya dibentangkan dalam satu salinan. Dengan kata lain, prokariot hampir semuanya haploid. Walau bagaimanapun, dalam keadaan tertentu, sel bakteria boleh mengandungi salinan kromosomnya.

Ia amat penting dalam kehidupan bakteria Walau bagaimanapun, elemen struktur ini tidak wajib. Dalam keadaan makmal, beberapa bentuk prokariot diperolehi di mana dindingnya tidak ada sepenuhnya atau sebahagiannya. Bakteria ini boleh wujud dalam keadaan biasa, tetapi dalam beberapa kes mereka kehilangan keupayaan untuk membahagi. Secara semula jadi, terdapat sekumpulan prokariot yang tidak mengandungi dinding dalam strukturnya.

Di permukaan luar dinding mungkin terdapat lapisan amorf - kapsul. Lapisan mukus dipisahkan dari mikroorganisma dengan mudah; mereka tidak mempunyai hubungan dengan sel. Penutup juga mempunyai struktur yang halus;

Pembiakan beberapa bentuk bakteria dilakukan melalui pembelahan melintang binari atau tunas yang sama saiz. Kumpulan yang berbeza mempunyai pilihan bahagian yang berbeza. Sebagai contoh, dalam cyanobacteria, pembiakan berlaku dalam pelbagai cara - beberapa pembelahan binari berturut-turut. Akibatnya, dari empat hingga seribu mikroorganisma baru terbentuk. Mereka mempunyai mekanisme khas di mana keplastikan genotip dipastikan, yang diperlukan untuk penyesuaian kepada persekitaran luaran yang berubah-ubah dan evolusi.

Sebagai tambahan kepada 5 kerajaan alam yang hidup, terdapat dua lagi kerajaan super: prokariot dan eukariota. Oleh itu, jika kita mempertimbangkan kedudukan sistematik bakteria, ia akan menjadi seperti berikut:

Mengapakah organisma ini dikelaskan sebagai takson yang berasingan? Masalahnya ialah sel bakteria dicirikan oleh kehadiran ciri-ciri tertentu yang meninggalkan kesan pada aktiviti hidupnya dan interaksi dengan makhluk lain dan manusia.

Penemuan bakteria

Ribosom ialah struktur kecil yang bertaburan dalam jumlah besar dalam sitoplasma. Sifat mereka diwakili oleh molekul RNA. Butiran ini adalah bahan yang boleh menentukan tahap hubungan dan kedudukan sistematik jenis bakteria tertentu. Fungsi mereka ialah pemasangan molekul protein.

Kapsul

Sel bakteria dicirikan oleh kehadiran membran mukus pelindung, komposisinya ditentukan oleh polisakarida atau polipeptida. Struktur sedemikian dipanggil kapsul. Terdapat mikro dan makrokapsul. Struktur ini tidak terbentuk dalam semua spesies, tetapi dalam sebahagian besar, iaitu, ia tidak wajib.

Kapsul melindungi sel bakteria daripada apa? Daripada fagositosis oleh antibodi perumah jika bakteria adalah patogen. Atau daripada pengeringan dan pendedahan kepada bahan berbahaya, jika kita bercakap tentang jenis lain.

Lendir dan kemasukan

Juga pilihan struktur bakteria. Lendir, atau glycocalyx, secara kimia berasaskan polisakarida mukoid. Ia boleh dibentuk di dalam sel dan oleh enzim luaran. Sangat larut dalam air. Tujuan: lampiran bakteria ke substrat - lekatan.

Kemasukan adalah mikrogranules dalam sitoplasma pelbagai sifat kimia. Ini mungkin protein, asid amino, asid nukleik atau polisakarida.

Organoid pergerakan

Ciri-ciri sel bakteria juga ditunjukkan dalam pergerakannya. Untuk tujuan ini, flagella hadir, yang boleh dalam bilangan yang berbeza (dari satu hingga beberapa ratus setiap sel). Asas setiap flagel adalah flagellin protein. Terima kasih kepada penguncupan elastik dan pergerakan berirama dari sisi ke sisi, bakteria boleh bergerak di angkasa. Flagellum melekat pada membran sitoplasma. Lokasi juga mungkin berbeza antara spesies.

minum

Malah lebih nipis daripada flagella adalah struktur yang mengambil bahagian dalam:

• lampiran pada substrat;
• pemakanan air-garam;
• pembiakan seksual.

Mereka terdiri daripada pilin protein, bilangan mereka boleh mencapai beberapa ratus setiap sel.

Persamaan dengan sel tumbuhan

Bakteria dan mempunyai satu persamaan yang tidak dapat dinafikan - kehadiran dinding sel. Walau bagaimanapun, walaupun dalam tumbuhan ia tidak dapat dinafikan, dalam bakteria ia tidak terdapat dalam semua spesies, iaitu, ia adalah struktur pilihan.

Komposisi kimia dinding sel bakteria:

• murein peptidoglycan;
• polisakarida;
• lipid;
• protein.

Biasanya, struktur ini mempunyai lapisan berganda: luar dan dalam. Menjalankan fungsi yang sama seperti tumbuhan. Mengekalkan dan menentukan bentuk badan yang berterusan dan memberikan perlindungan mekanikal.

Pertikaian pendidikan

Kami telah melihat struktur sel bakteria secara terperinci. Ia kekal hanya untuk menyebut bagaimana bakteria boleh bertahan dalam keadaan yang tidak baik tanpa kehilangan daya majunya untuk masa yang sangat lama.

Mereka melakukan ini dengan membentuk struktur yang dipanggil pertikaian. Ia tiada kaitan dengan pembiakan dan hanya melindungi bakteria daripada keadaan yang tidak baik. Bentuk pertikaian boleh berbeza. Apabila keadaan persekitaran normal dipulihkan, spora memulakan dan bercambah menjadi bakteria aktif.

Struktur sel bakteria

Struktur bakteria telah dikaji dengan baik menggunakan mikroskop elektron keseluruhan sel dan bahagian ultranipisnya. Sel bakteria terdiri daripada dinding sel, membran sitoplasma, sitoplasma dengan kemasukan, dan nukleus yang dipanggil nukleoid. Terdapat struktur tambahan: kapsul, mikrokapsul, lendir, flagella, pili (Rajah 1); Sesetengah bakteria mampu membentuk spora dalam keadaan yang tidak menguntungkan.

dinding sel - struktur yang kuat dan elastik yang memberikan bakteria bentuk tertentu dan, bersama-sama dengan membran sitoplasma yang mendasari, "menghalang" tekanan osmotik tinggi dalam sel bakteria. Ia terlibat dalam proses pembahagian sel dan pengangkutan metabolit. Dinding sel paling tebal terdapat dalam bakteria gram positif (Rajah 1). Jadi, jika ketebalan dinding sel bakteria gram-negatif adalah kira-kira 15-20 nm, maka dalam bakteria gram-positif ia boleh mencapai 50 nm atau lebih. Dinding sel bakteria gram positif mengandungi sejumlah kecil polisakarida, lipid, dan protein.

Komponen utama dinding sel bakteria ini adalah berbilang lapisan peptidoglikan(murein, mucopeptide), membentuk 40-90% daripada jisim dinding sel.

Volutin Mesosoma Nukleoid

nasi. 1. Struktur sel bakteria.

Asid teichoic (dari bahasa Yunani. teichos - dinding), molekulnya adalah rantaian 8-50 gliserol dan residu ribitol yang disambungkan oleh jambatan fosfat. Bentuk dan kekuatan bakteria diberikan oleh struktur berserabut tegar peptidoglikan, yang berbilang lapisan dan bersilang dengan peptida. Peptidoglikan diwakili oleh molekul glycan selari yang terdiri daripada residu berulang N-acetylglucosamine dan N-asid asetilmuramat yang disambungkan oleh ikatan glikosidik jenis P (1 -> 4).

Lysozyme, sebagai asetilmuramidase, memecahkan ikatan ini. Molekul glican dihubungkan oleh pautan silang peptida. Oleh itu nama polimer ini - peptidoglycan. Asas ikatan peptida peptidoglikan dalam bakteria Gram-negatif ialah tetrapeptida yang terdiri daripada selang seli. L- Dan D-asid amino.

U E. coli rantai peptida disambungkan antara satu sama lain melalui D- alanin satu rantai dan asid mesodiaminopimelik yang lain.

Komposisi dan struktur bahagian peptida peptidoglycan dalam bakteria gram-negatif adalah stabil, berbeza dengan peptidoglycan bakteria gram-positif, asid amino yang mungkin berbeza dalam komposisi dan urutan. Tetrapeptida di sini disambungkan antara satu sama lain oleh rantai polipeptida 5 residu glisin. Bakteria Gram-positif selalunya mengandungi lisin dan bukannya asid mesodiaminopimelik. Fosfolipid

nasi. 2. Struktur struktur permukaan bakteria gram-positif (gram+) dan gram-negatif (gram").

Unsur glican (acetylglucosamine dan asid acetylmuramic) dan asid amino tetrapeptide (asid mesodiaminopimelic dan L-glutamic, D-alanine) adalah ciri tersendiri bakteria, kerana ia dan D-isomer asid amino tiada pada haiwan dan manusia.

Keupayaan bakteria Gram-positif untuk mengekalkan violet gentian dalam kombinasi dengan iodin apabila diwarnakan menggunakan pewarnaan Gram (warna biru-ungu bakteria) dikaitkan dengan sifat peptidoglycan berbilang lapisan untuk berinteraksi dengan pewarna. Di samping itu, rawatan seterusnya bagi sapuan bakteria dengan alkohol menyebabkan penyempitan liang dalam peptidoglycan dan dengan itu pengekalan pewarna dalam dinding sel. Selepas terdedah kepada alkohol, bakteria gram-negatif kehilangan pewarnanya, menjadi berubah warna, dan apabila dirawat dengan magenta, menjadi merah. Ini disebabkan oleh jumlah peptidoglycan yang lebih kecil (5-10% daripada jisim dinding sel).

Dinding sel bakteria gram-negatif mengandungi membran luar, disambungkan melalui lipoprotein ke lapisan asas peptidoglycan (Rajah 2). Membran luar adalah struktur tiga lapisan bergelombang, serupa dengan membran dalam, yang dipanggil sitoplasma. Komponen utama membran ini ialah lapisan lipid dwimolekul (berganda).

Membran luar ialah struktur mozek asimetri yang diwakili oleh lipopolisakarida, fosfolipid dan protein . Di bahagian luarnya ada lipopolisakarida(LPS), terdiri daripada tiga komponen: lipid A, bahagian teras, atau teras (lat. teras - teras), dan rantai polisakarida 0 khusus yang terbentuk dengan mengulangi urutan oligosakarida.

Lipopolysaccharide "berlabuh" di membran luar oleh lipid A, menyebabkan ketoksikan LPS, yang oleh itu dikenal pasti dengan endotoksin. Pemusnahan bakteria oleh antibiotik membawa kepada pembebasan sejumlah besar endotoksin, yang boleh menyebabkan kejutan endotoksik pada pesakit.

Daripada lipid A teras, atau bahagian teras LPS, tertanggal. Bahagian teras LPS yang paling tetap ialah asid ketodeoxyoctonic (3-deoxy-g)-manno-2-octulosonic acid). 0 -rantai tertentu yang memanjang dari bahagian teras molekul LPS menentukan serogroup, serovar (sejenis bakteria yang dikesan menggunakan serum imun) strain bakteria tertentu. Oleh itu, konsep LPS dikaitkan dengan konsep 0-antigen, yang boleh digunakan untuk membezakan bakteria. Perubahan genetik boleh membawa kepada perubahan dalam biosintesis komponen LPS bakteria dan yang terhasil L-bentuk

Protein matriks membran luar menembusinya sedemikian rupa sehingga molekul protein dipanggil porinami, liang hidrofilik sempadan yang melaluinya air dan molekul kecil dengan jisim relatif sehingga 700 melalui antara membran luar dan sitoplasma terdapat ruang periplasmik, atau periplasma, yang mengandungi enzim. Apabila sintesis dinding sel bakteria terganggu di bawah pengaruh lisozim, penisilin, faktor pelindung badan dan sebatian lain, sel-sel dengan bentuk yang diubah (selalunya sfera) terbentuk: protoplas - bakteria tidak mempunyai dinding sel sepenuhnya; sferoplast - bakteria dengan dinding sel separa terpelihara. Selepas penyingkiran perencat dinding sel, bakteria yang diubah sedemikian boleh membalikkan, i.e. memperoleh dinding sel penuh dan memulihkan bentuk asalnya.

Bakteria jenis sfero- atau protoplas, yang telah kehilangan keupayaan untuk mensintesis peptidoglycan di bawah pengaruh antibiotik atau faktor lain dan mampu membiak, dipanggil bentuk L(dari nama Institut Lister). L-bentuk juga boleh timbul akibat mutasi. Mereka adalah sel sensitif osmotik, sfera, berbentuk kelalang dengan pelbagai saiz, termasuk yang melalui penapis bakteria. Beberapa L- bentuk (tidak stabil), apabila faktor yang membawa kepada perubahan dalam bakteria dikeluarkan, boleh membalikkan, "kembali" ke sel bakteria asal. L- bentuk boleh dibentuk oleh banyak patogen penyakit berjangkit.

Membran sitoplasma dalam mikroskop elektron bahagian ultranipis, ia adalah membran tiga lapisan yang mengelilingi bahagian luar sitoplasma bakteria. Dalam struktur, ia adalah serupa dengan plasmalemma sel haiwan dan terdiri daripada lapisan ganda lipid, terutamanya fosfolipid dengan permukaan tertanam dan protein integral yang kelihatan menembusi melalui struktur membran. Sebahagian daripada mereka adalah permeases yang terlibat dalam pengangkutan bahan. Membran sitoplasma ialah struktur dinamik dengan komponen mudah alih, jadi ia dianggap sebagai struktur bendalir mudah alih. Ia terlibat dalam pengawalan tekanan osmotik, pengangkutan bahan dan metabolisme tenaga sel (disebabkan oleh enzim rantai pengangkutan elektron, adenosine triphosphatase, dll.). Dengan pertumbuhan yang berlebihan (berbanding dengan pertumbuhan dinding sel), membran sitoplasma membentuk invaginates - invaginasi dalam bentuk struktur membran berpintal kompleks, dipanggil mesosom. Struktur berpintal yang kurang kompleks dipanggil membran intracytoplasmic. Peranan mesosom dan membran intracytoplasmic tidak difahami sepenuhnya. Malah dicadangkan bahawa ia adalah artifak yang berlaku selepas menyediakan (membetulkan) spesimen untuk mikroskop elektron. Walau bagaimanapun, adalah dipercayai bahawa derivatif membran sitoplasma mengambil bahagian dalam pembahagian sel, menyediakan tenaga untuk sintesis dinding sel, dan mengambil bahagian dalam rembesan bahan, sporulasi, i.e. dalam proses dengan penggunaan tenaga yang tinggi.

Sitoplasma menduduki sebahagian besar sel bakteria dan terdiri daripada protein larut, asid ribonukleik, kemasukan dan banyak butiran kecil - ribosom bertanggungjawab untuk sintesis (terjemahan) protein. Ribosom bakteria mempunyai saiz kira-kira 20 nm dan pekali pemendapan 70S, 3 perbezaan daripada 80^-ribosom ciri sel eukariotik. Oleh itu, sesetengah antibiotik, dengan mengikat ribosom bakteria, menyekat sintesis protein bakteria tanpa menjejaskan sintesis protein dalam sel eukariotik. Ribosom bakteria boleh berpecah kepada dua subunit - 50S Dan 30S . Sitoplasma mengandungi pelbagai kemasukan dalam bentuk butiran glikogen, polisakarida, asid poli-p-butyric dan polifosfat (volutin). Mereka terkumpul apabila terdapat lebihan nutrien dalam persekitaran dan bertindak sebagai bahan simpanan untuk keperluan nutrisi dan tenaga. Volutin mempunyai pertalian untuk pewarna asas, mempunyai metachromasia dan mudah dikesan menggunakan kaedah pewarnaan khas. Susunan ciri butir volutin didedahkan dalam bacillus difteria dalam bentuk kutub sel yang sangat bernoda.

Nukleoid - setara dengan nukleus dalam bakteria. Ia terletak di zon tengah bakteria dalam bentuk DNA beruntai dua, ditutup dalam cincin dan padat seperti bola. Tidak seperti eukariota, nukleus bakteria tidak mempunyai sampul nuklear, nukleolus, atau protein asas (histones). Biasanya, sel bakteria mengandungi satu kromosom, diwakili oleh molekul DNA yang ditutup dalam cincin. Jika pembahagian terganggu, ia mungkin mengandungi 4 atau lebih kromosom. Nukleoid dikesan dalam mikroskop cahaya selepas pewarnaan menggunakan kaedah khusus DNA: Feulgen atau Romanovsky-Giemsa. Dalam corak pembelauan elektron bahagian ultranipis bakteria, nukleoid kelihatan sebagai zon cahaya dengan fibrillar, struktur seperti benang DNA yang terikat di kawasan tertentu pada membran sitoplasma atau mesosom yang terlibat dalam replikasi kromosom.

Sebagai tambahan kepada nukleoid yang diwakili oleh satu kromosom, sel bakteria mengandungi faktor keturunan extrachromosomal - plasmid, yang merupakan cincin DNA tertutup secara kovalen.

Kapsul - struktur mukus lebih daripada 0.2 mikron tebal, berkait rapat dengan dinding sel bakteria dan mempunyai sempadan luaran yang jelas. Kapsul kelihatan dalam kesan smear dari bahan patologi. Dalam kultur bakteria tulen, kapsul terbentuk kurang kerap. Ia dikesan menggunakan kaedah pewarnaan Burri-Gins khas, yang menghasilkan kontras negatif bahan kapsul.

Biasanya kapsul terdiri daripada polisakarida (exopolysaccharides), kadangkala polipeptida, contohnya, dalam bacillus anthrax. Kapsul adalah hidrofilik, ia menghalang fagositosis bakteria.

Banyak bakteria terbentuk mikrokapsul - pembentukan mukus kurang daripada 0.2 mikron tebal, hanya boleh dikesan oleh mikroskop elektron. Ia harus dibezakan daripada kapsul lendir - eksopolisakarida mukoid yang tidak mempunyai sempadan luar yang jelas. Eksopolisakarida mukoid adalah ciri strain mukoid Pseudomonas aeruginosa, sering dijumpai dalam kahak pesakit dengan cystic fibrosis. Eksopolisakarida bakteria terlibat dalam lekatan (melekat pada substrat); glycocalyx. Sebagai tambahan kepada sintesis exopolysaccharides oleh bakteria, terdapat mekanisme lain untuk pembentukannya: melalui tindakan enzim bakteria ekstraselular pada disakarida. Akibatnya, dextrans dan levans terbentuk. Kapsul dan lendir melindungi bakteria daripada kerosakan dan kekeringan, kerana, sebagai hidrofilik, mereka mengikat air dengan baik dan menghalang tindakan faktor pelindung makroorganisma dan bakteriofag.

Flagella bakteria menentukan mobiliti sel bakteria. Flagela ialah filamen nipis yang berasal daripada membran sitoplasma dan lebih panjang daripada sel itu sendiri (Rajah 3). Ketebalan flagella ialah 12-20 nm, panjang 3-12 µm. Bilangan flagella dalam spesies bakteria berbeza berbeza dari satu (monotrik) kolera vibrio mempunyai sehingga berpuluh-puluh dan beratus-ratus flagela memanjang sepanjang perimeter bakteria (peri-trich) dalam Escherichia coli, Proteus, dll. Lophotrichs mempunyai berkas flagela pada satu hujung sel. Amfitriki mempunyai satu flagel atau berkas flagela di hujung sel yang bertentangan. Flagela dilekatkan pada membran sitoplasma dan dinding sel oleh cakera khas. Flagela terdiri daripada protein - flagellin (daripada naT.flagellum - flagellum), yang mempunyai kekhususan antigen. Subunit flagellin dipintal dalam bentuk lingkaran. Flagela dikesan menggunakan mikroskop elektron persediaan yang disalut dengan logam berat, atau dalam mikroskop cahaya selepas rawatan dengan kaedah khas berdasarkan etsa dan penjerapan pelbagai bahan yang membawa kepada peningkatan dalam ketebalan flagela (contohnya, selepas perak).

nasi. 3. Escherichia coli. Corak pembelauan elektron (penyediaan oleh V.S. Tyurin). 1 - flagella, 2 - villi, 3 - F-pili.

Villi, atau pili (fimbriae), - pembentukan seperti benang (Rajah 3), lebih nipis dan lebih pendek (3-10 nm x 0.3-10 µm) daripada flagela. Pili memanjang dari permukaan sel dan terdiri daripada pilin protein. Mereka mempunyai aktiviti antigenik. Antara pili ada: pili bertanggungjawab untuk lekatan, i.e. untuk melekatkan bakteria pada sel yang terjejas (jenis 1 pili, atau jenis umum - pili biasa), minum, bertanggungjawab untuk pemakanan, metabolisme garam air; seksual (F-minum), atau pili konjugasi (jenis 2 pili). Pili jenis umum adalah banyak - beberapa ratus setiap sel. Pili seks dibentuk oleh apa yang dipanggil sel penderma "lelaki" yang mengandungi plasmid yang boleh dihantar (F, R, Kol). Biasanya terdapat 1-3 daripadanya setiap sel. Ciri tersendiri pili seks ialah interaksi dengan bakteria sfera "jantan" khas, yang secara intensif terserap pada pili seks.

Kontroversi - bentuk pelik bakteria firmicute yang berehat, i.e. bakteria dengan struktur dinding sel jenis gram positif.

Spora terbentuk di bawah keadaan yang tidak baik untuk kewujudan bakteria (pengeringan, kekurangan nutrien, dll.). Dalam kes ini, satu spora terbentuk di dalam satu bakteria. Pembentukan spora menyumbang kepada pemeliharaan spesies dan bukan kaedah pembiakan, seperti cendawan.

Bakteria aerobik pembentuk spora di mana saiz spora tidak melebihi diameter sel kadangkala dipanggil bacilli. Bakteria anaerobik pembentuk spora di mana saiz spora melebihi diameter sel dan oleh itu mengambil bentuk gelendong dipanggil clostridia(lat. clostridium- gelendong).

Proses sporulasi(sporulasi) melalui satu siri peringkat di mana bahagian sitoplasma dan kromosom dipisahkan, dikelilingi oleh membran sitoplasma; Prospore terbentuk, kemudian lapisan berbilang lapisan, cangkang yang tidak telap terbentuk. Sporulasi disertai dengan penggunaan intensif prospore, dan kemudian pembentukan cangkang spora asid dipicolinic dan ion kalsium. Selepas pembentukan semua struktur, spora memperoleh rintangan haba, yang dikaitkan dengan kehadiran kalsium dipicolinate. Sporulasi, bentuk dan lokasi spora dalam sel (vegetatif) adalah sifat spesies bakteria, yang membolehkan mereka dibezakan antara satu sama lain. Bentuk spora boleh menjadi bujur, sfera, lokasi dalam sel adalah terminal, i.e. di hujung tongkat (agen penyebab tetanus), subterminal - lebih dekat dengan hujung tongkat (patogen botulisme, gangren gas) dan pusat (bacillus anthrax).

Bakteria, walaupun kelihatan sederhana, mempunyai struktur sel yang dibangunkan dengan baik yang bertanggungjawab untuk banyak sifat biologi uniknya. Banyak butiran struktur adalah unik kepada bakteria dan tidak ditemui di kalangan archaea atau eukariota. Walau bagaimanapun, di sebalik kesederhanaan relatif bakteria dan kemudahan pertumbuhan strain individu, banyak bakteria tidak boleh ditanam di makmal, dan strukturnya selalunya terlalu kecil untuk dikaji. Oleh itu, walaupun beberapa prinsip struktur sel bakteria difahami dengan baik dan juga digunakan pada organisma lain, kebanyakan ciri dan struktur unik bakteria masih tidak diketahui.

morfologi sel

Kebanyakan bakteria sama ada berbentuk sfera, yang dipanggil coci (daripada perkataan Yunani kokkos- bijirin atau beri), atau berbentuk batang, yang dipanggil bacilli (dari perkataan Latin bacillus- tongkat). Sesetengah bakteria berbentuk batang (vibrios) agak bengkok, manakala yang lain membentuk keriting lingkaran (spirochetes). Semua kepelbagaian bentuk bakteria ini ditentukan oleh struktur dinding sel dan sitoskeletonnya. Bentuk ini penting untuk fungsi bakteria kerana ia boleh mempengaruhi keupayaan bakteria untuk mendapatkan nutrien, melekat pada permukaan, bergerak, dan melarikan diri daripada pemangsa.

Saiz bakteria

Bakteria boleh mempunyai pelbagai bentuk dan saiz (atau morfologi). Dari segi saiz, sel bakteria biasanya 10 kali lebih kecil daripada sel eukariotik, sudah tentu hanya 0.5-5.0 µm pada saiz terbesarnya, walaupun bakteria gergasi seperti Thiomargarita namibiensis Dan Epulopiscium fishelsoni, boleh membesar sehingga saiz 0.5 mm dan boleh dilihat dengan mata kasar. Bakteria hidup bebas terkecil ialah mycoplasmas, ahli genus Mycoplasma hanya 0.3 mikron panjang, lebih kurang sama saiznya dengan virus terbesar.

Saiz kecil adalah penting untuk bakteria kerana ia menghasilkan nisbah luas permukaan kepada isipadu yang besar, membantu pengangkutan nutrien dan perkumuhan bahan buangan yang cepat. Nisbah luas permukaan kepada isipadu yang rendah, sebaliknya, mengehadkan kadar metabolisme mikrob. Sebab kewujudan sel besar tidak diketahui, walaupun nampaknya jumlah besar digunakan terutamanya untuk menyimpan nutrien tambahan. Walau bagaimanapun, terdapat juga saiz terkecil bakteria hidup bebas. Menurut pengiraan teori, sel sfera dengan diameter kurang daripada 0.15-0.20 mikron menjadi tidak mampu untuk pembiakan bebas, kerana ia secara fizikal tidak mengandungi semua biopolimer dan struktur yang diperlukan dalam kuantiti yang mencukupi. Baru-baru ini, nanobakteria (dan serupa nanobes Dan ultramikrobakteria), mempunyai saiz yang lebih kecil daripada yang "boleh diterima", walaupun kewujudan bakteria tersebut masih dipersoalkan. Mereka, tidak seperti virus, mampu pertumbuhan dan pembiakan bebas, tetapi memerlukan sejumlah nutrien yang tidak dapat disintesis daripada sel perumah.

Struktur membran sel

Seperti dalam organisma lain, dinding sel bakteria menyediakan integriti struktur sel. Dalam prokariot, fungsi utama dinding sel adalah untuk melindungi sel daripada turgor dalaman yang disebabkan oleh kepekatan protein dan molekul lain yang jauh lebih tinggi di dalam sel berbanding dengan sekelilingnya. Dinding sel bakteria berbeza daripada dinding semua organisma lain dengan kehadiran peptidoglycan (peranan-N-acetylglucosamine dan asid N-acetomuramic), yang terletak terus di luar membran sitoplasma. Peptidoglikan bertanggungjawab untuk ketegaran dinding sel bakteria dan, sebahagiannya, untuk menentukan bentuk sel. Ia agak berliang dan tidak menahan penembusan molekul kecil. Kebanyakan bakteria mempunyai dinding sel (dengan beberapa pengecualian, seperti mycoplasma dan bakteria yang berkaitan), tetapi tidak semua dinding sel mempunyai struktur yang sama. Terdapat dua jenis utama dinding sel bakteria, bakteria gram-positif dan gram-negatif, yang dibezakan dengan pewarnaan Gram.

Dinding sel bakteria gram positif

Dinding sel bakteria Gram-positif dicirikan oleh kehadiran lapisan peptidoglycan yang sangat tebal, yang bertanggungjawab untuk pewarnaan pewarna gentian violet semasa prosedur pewarnaan Gram. Dinding sedemikian ditemui secara eksklusif dalam organisma yang tergolong dalam filum Actinobacteria (atau bakteria gram positif dengan %G+C tinggi) dan Firmicutes (atau bakteria gram positif dengan %G+C rendah). Bakteria dalam kumpulan Deinococcus-Thermus juga boleh mengotorkan positif untuk pewarnaan Gram, tetapi mengandungi beberapa struktur dinding sel yang tipikal bagi organisma Gram-negatif. Dinding sel bakteria Gram-positif mempunyai polialkohol terbina di dalamnya dipanggil asid tekoik, sebahagian daripadanya dikaitkan dengan lipid untuk membentuk asid lipochoic. Oleh kerana asid lipochoic secara kovalen mengikat lipid dalam membran sitoplasma, ia bertanggungjawab untuk menghubungkan peptidoglikan ke membran. Asid tekoik membekalkan bakteria gram-positif dengan faedah elektrik positif disebabkan oleh ikatan fosfodiesterat antara monomer asid tekoik.

Dinding sel bakteria gram-negatif

Tidak seperti bakteria Gram-positif, bakteria Gram-negatif mengandungi lapisan peptidoglycan yang sangat nipis, yang bertanggungjawab terhadap ketidakupayaan dinding sel untuk mengandungi pewarna ungu kristal semasa prosedur pewarnaan Gram. Sebagai tambahan kepada lapisan peptidoglycan, bakteria gram-negatif mempunyai membran luar kedua, yang dipanggil, terletak di luar dinding sel dan memasang fosfolipid dan lipopolisakarida di bahagian luarnya. Lipopolisakarida bercas negatif juga menyediakan sel dengan cas elektrik negatif. Struktur kimia lipopolisakarida membran luar selalunya unik kepada strain individu bakteria dan selalunya bertanggungjawab untuk tindak balas antigen dengan ahli strain tersebut.

membran luar

Seperti mana-mana dwilapisan fosfolipid, membran luar agak tidak telap kepada semua molekul bercas. Walau bagaimanapun, saluran protein (dip) yang terdapat dalam membran luar membenarkan pengangkutan pasif banyak ion, gula dan asid amino merentasi membran luar. Oleh itu, molekul ini terdapat dalam periplasmik, lapisan antara membran luar dan sitoplasma. Periplasmik mengandungi lapisan peptidoglycan dan banyak protein yang bertanggungjawab untuk hidrolisis dan penerimaan isyarat ekstraselular. Telah dibaca bahawa periplasma adalah seperti gel, bukan cecair, kerana kandungan protein dan peptidoglikan yang tinggi. Isyarat dan bahan penting dari membran periplasmik memasuki sitoplasma sel menggunakan protein pengangkutan dalam membran sitoplasma.

Membran sitoplasma bakteria

Membran sitoplasma bakteria terdiri daripada dwilapisan fosfolipid, dan oleh itu mempunyai semua fungsi umum membran sitoplasma, bertindak sebagai penghalang kebolehtelapan kepada kebanyakan molekul dan melampirkan protein pengangkutan yang mengawal pengangkutan molekul ke dalam sel. Sebagai tambahan kepada fungsi ini, tindak balas kitaran tenaga juga berlaku pada membran sitoplasma bakteria. Tidak seperti eukariota, membran bakteria (dengan beberapa pengecualian, seperti mycoplasmas dan methanotrophs) umumnya tidak mengandungi sterol. Walau bagaimanapun, banyak bakteria mengandungi sebatian berkaitan struktur, dipanggil hopanoid, yang mungkin melakukan fungsi yang sama. Tidak seperti eukariota, bakteria boleh mempunyai pelbagai jenis asid lemak dalam membran mereka. Bersama-sama dengan asid lemak tepu dan tak tepu biasa, bakteria mungkin mengandungi asid lemak dengan tambahan metil, hidroksi atau kumpulan kitaran. Perkadaran relatif asid lemak ini boleh diselaraskan oleh bakteria untuk mengekalkan kecairan membran yang optimum (contohnya, semasa perubahan suhu).

Struktur permukaan bakteria

Villi dan fimbriae

Villi dan fimbriae (pili, fimbriae)— oriental dalam struktur struktur permukaan bakteria. Pada mulanya istilah ini diperkenalkan secara berasingan, tetapi kini struktur sedemikian diklasifikasikan sebagai jenis I, IV dan villi seks, tetapi banyak jenis lain masih tidak dikelaskan.

Villi genital sangat panjang (5-20 mikron) dan terdapat pada sel bakteria dalam kuantiti yang kecil. Ia digunakan untuk menukar DNA semasa konjugasi bakteria.

Villi atau fimbriae jenis I adalah pendek (1-5 mikron), memanjang dari membran luar dalam banyak arah, dan berbentuk tiub, terdapat dalam banyak ahli filum Proteobacteria. Gentian ini biasanya digunakan untuk melekat pada permukaan.

Villi atau fimbriae jenis IV mempunyai panjang sederhana (kira-kira 5 mikron), terletak di kutub bakteria. Villi jenis IV membantu melekat pada permukaan (contohnya, semasa pembentukan biofilm), atau pada sel lain (contohnya, sel haiwan semasa patogenesis). Sesetengah bakteria (contohnya Myxococcus) menggunakan vili jenis IV sebagai mekanisme pergerakan.

Lapisan S

Di permukaan, di luar lapisan peptidiglycan atau membran luar, selalunya terdapat lapisan S protein. Walaupun fungsi lapisan ini tidak diketahui sepenuhnya, ia dipercayai bahawa lapisan ini memberikan perlindungan kimia dan fizikal kepada permukaan sel dan boleh berfungsi sebagai penghalang makromolekul. Ia juga dipercayai bahawa lapisan S mungkin mempunyai fungsi lain, contohnya, ia boleh berfungsi sebagai faktor patogenik dalam Campylobacter dan mengandungi enzim luar dalam Bacillus stearothermophilus.

Kapsul dan lendir

Banyak bakteria merembeskan polimer ekstraselular di luar dinding sel mereka. Polimer ini biasanya terdiri daripada polisakarida dan kadangkala protein. Kapsul adalah struktur yang agak tidak telap yang tidak boleh dicelup dengan banyak pewarna. Ia biasanya digunakan untuk melekatkan bakteria pada sel lain atau permukaan bukan hidup apabila membentuk biofilm. Mereka mempunyai struktur yang berbeza-beza daripada lapisan mukosa polimer selular yang tidak teratur kepada kapsul membran yang sangat berstruktur. Kadangkala struktur ini terlibat dalam melindungi sel daripada ditelan oleh sel eukariotik, seperti makrofaj. Juga, rembesan lendir mempunyai fungsi isyarat untuk bakteria yang bergerak perlahan dan mungkin digunakan secara langsung untuk pergerakan bakteria.

flagela

Mungkin struktur ekstraselular yang paling mudah dikenali bagi sel bakteria ialah flagela. Flagela bakteria ialah struktur berfilamen yang berputar secara aktif di sekeliling paksinya menggunakan motor flagellar dan bertanggungjawab untuk pergerakan banyak bakteria dalam persekitaran cecair. Lokasi flagella bergantung kepada jenis bakteria dan terdapat beberapa jenis. Flagela sel adalah struktur kompleks yang terdiri daripada banyak protein. Filamen itu sendiri terdiri daripada flagellin (FlaA), yang membentuk filamen berbentuk tiub. Motor basal ialah kompleks protein besar yang merentangi dinding sel dan kedua-dua membran (jika ada), membentuk motor putaran. Motor ini bergerak kerana potensi elektrik pada membran sitoplasma.

sistem rembesan

Di samping itu, sistem rembesan khusus terletak di membran sitoplasma dan membran sel, strukturnya bergantung pada jenis bakteria.

Struktur dalaman

Berbanding dengan eukariota, struktur intrasel bagi sel bakteria agak mudah. Bakteria hampir tidak mengandungi organel membran seperti eukariota Sudah tentu, kromosom dan ribosom adalah satu-satunya struktur intrasel yang mudah dilihat dalam semua bakteria. Walaupun sesetengah kumpulan bakteria mengandungi struktur intrasel yang kompleks dan khusus, beberapa daripadanya dibincangkan di bawah.

Sitoplasma dan sitoskeleton

Seluruh bahagian dalam sel bakteria dalam membran dalam dipanggil sitoplasma. Pecahan homogen sitoplasma, yang mengandungi satu set RNA larut, protein, produk dan substrat tindak balas metabolik, dipanggil sitosol. Bahagian lain sitoplasma diwakili oleh pelbagai unsur struktur, termasuk kromosom, ribosom, sitoskeleton bakteria dan lain-lain. Sehingga baru-baru ini, dipercayai bahawa bakteria tidak mempunyai sitoskeleton, tetapi kini ortolog atau bahkan homolog semua jenis filamen eukariotik telah ditemui dalam bakteria: mikrotubulus (FtsZ), aktin (MreB dan ParM) dan filamen perantaraan (Crestentin). Sitoskeleton mempunyai banyak fungsi, selalunya bertanggungjawab untuk bentuk sel dan pengangkutan intrasel.

Kromosom bakteria dan plasmid

Tidak seperti eukariota, kromosom bakteria tidak terletak di bahagian dalam nukleus yang dibatasi membran, tetapi terletak di sitoplasma. Ini bermakna pemindahan maklumat selular melalui proses terjemahan, transkripsi dan replikasi berlaku dalam petak yang sama dan komponennya boleh berinteraksi dengan struktur lain sitoplasma, khususnya ribosom. Kromosom bakteria tidak dibungkus menggunakan histon seperti eukariota, tetapi sebaliknya wujud sebagai struktur padat, bergelung besar yang dipanggil nukleoid. Kromosom bakteria sendiri berbentuk bulat, walaupun terdapat contoh kromosom linear (contohnya, dalam Borrelia burgdorferi). Bersama-sama dengan DNA kromosom, kebanyakan bakteria juga mengandungi kepingan DNA bebas kecil yang dipanggil plasmid, yang sering menyandikan protein individu yang bermanfaat tetapi tidak penting kepada bakteria perumah. Plasmid boleh dengan mudah diperoleh atau hilang oleh bakteria dan boleh dipindahkan antara bakteria sebagai satu bentuk pemindahan gen mendatar.

Ribosom dan kompleks protein

Dalam kebanyakan bakteria, banyak struktur intrasel adalah ribosom, tapak sintesis protein dalam semua organisma hidup. Ribosom bakteria juga agak berbeza daripada ribosom eukariotik dan archaeal dan mempunyai pemalar pemendapan 70S (berbanding 80S dalam eukariota). Walaupun ribosom adalah kompleks protein intraselular yang paling banyak dalam bakteria, kompleks besar lain kadang-kadang diperhatikan menggunakan mikroskop elektron, walaupun dalam kebanyakan kes tujuannya tidak diketahui.

membran dalaman

Salah satu perbezaan utama antara sel bakteria dan sel eukariotik ialah ketiadaan membran nuklear dan, selalunya, ketiadaan membran sama sekali dalam sitoplisme. Banyak tindak balas biokimia yang penting, seperti tindak balas kitaran tenaga, berlaku disebabkan kecerunan ion merentasi membran, mewujudkan perbezaan potensi seperti bateri. Kekurangan membran dalaman dalam bakteria bermakna tindak balas ini, seperti pemindahan elektron dalam tindak balas rantai pengangkutan elektron, berlaku merentasi membran sitoplasma, antara sitoplasma dan periplasma. Walau bagaimanapun, dalam sesetengah bakteria fotosintesis terdapat rangkaian membran fotosintesis sitoplasma yang dibangunkan yang diperoleh daripada mereka. Dalam bakteria ungu (cth. Rhodobacter) mereka telah mengekalkan sambungan dengan membran sitoplasma, yang mudah dikesan pada bahagian di bawah mikroskop elektron, tetapi dalam cyanobacteria sambungan ini sama ada sukar dicari atau hilang dalam proses evolusi.

butiran

Sesetengah bakteria membentuk butiran intrasel untuk menyimpan nutrien seperti glikogen, polifosfat, sulfur, atau polyhydroxyalkanoates, memberikan bakteria keupayaan untuk menyimpan bahan ini untuk kegunaan kemudian.

vesikel gas

Vesikel gas ialah struktur berbentuk gelendong yang terdapat dalam beberapa bakteria terapung yang memberikan daya apungan kepada sel bakteria ini, mengurangkan ketumpatan keseluruhannya. Ia terdiri daripada cangkerang protein yang sangat tidak telap air tetapi boleh ditembusi oleh kebanyakan gas. Dengan melaraskan jumlah gas yang terdapat dalam vesikel gasnya, bakteria boleh meningkatkan atau mengurangkan ketumpatan keseluruhannya dan dengan itu bergerak ke atas atau ke bawah dalam lajur air, mengekalkan dirinya dalam persekitaran yang optimum untuk pertumbuhan.

Karboksisom

Carboxysomes ialah struktur intrasel yang terdapat dalam banyak bakteria autotrof, seperti Cyanobacteria, bakteria nitrous dan Nitrobacteria. Ini adalah struktur protein yang menyerupai zarah virus dalam morfologi, dan mengandungi enzim penetapan karbon dioksida dalam organisma ini (terutamanya ribulosa bifosfat karboksilase/oksigenase, RuBisCO, dan anhidrase karbonik). Adalah dipercayai bahawa kepekatan tempatan yang tinggi enzim bersama-sama dengan penukaran pantas bikarbonat kepada asid karbonik oleh karbonik anhidrase membolehkan penetapan karbon dioksida yang lebih cepat dan lebih cekap daripada yang mungkin dalam sitoplasma.

Struktur sedemikian diketahui mengandungi koenzim B12 yang mengandungi gliserol dehidratase, enzim utama dalam penapaian gliserol kepada 1,3-propanediol dalam beberapa ahli keluarga Enterobacteriaceae (cth. Salmonella).

Magnetosom

Kelas organel membran yang terkenal dalam bakteria yang lebih hampir menyerupai organel eukariotik tetapi mungkin juga dikaitkan dengan membran sitoplasma ialah magnetosom, terdapat dalam bakteria magnetotactic.

Bakteria di ladang

Dengan penyertaan bakteria, produk susu yang ditapai (kefir, keju) dan asid otsotik diperolehi. Kumpulan bakteria tertentu digunakan untuk menghasilkan antibiotik dan vitamin. Digunakan untuk memetik kubis dan menyamak kulit. Dan dalam pertanian, bakteria digunakan untuk pengeluaran dan penyimpanan makanan haiwan hijau.

Kesian kat ladang

Bakteriaii boleh merosakkan makanan. Dengan menetap dalam produk, mereka menghasilkan bahan toksik untuk manusia dan haiwan Jika serum dan ubat beracun TIDAK digunakan tepat pada masanya, seseorang boleh mati! Oleh itu, pastikan anda mencuci sayur-sayuran dan buah-buahan sebelum makan!

Spora dan bentuk bakteria yang tidak aktif

Sesetengah bakteria filum Firmicutes mampu membentuk endospora, membolehkan mereka menahan keadaan persekitaran dan kimia yang melampau (contohnya, gram-positif Bacillus, Anaerobakter, Heliobacterium Dan Clostridium). Dalam hampir semua kes, satu endosprora terbentuk, jadi ini bukan proses pembiakan, walaupun Anaerobakter boleh membentuk sehingga tujuh endospora setiap sel. Endospora mempunyai nukleus pusat yang terdiri daripada sitoplasma yang mengandungi DNA dan ribosom, dikelilingi oleh lapisan palam dan dilindungi oleh membran yang tidak dapat ditembusi dan tegar. Endospora tidak mempamerkan sebarang metabolisme dan boleh menahan tekanan fizikokimia yang melampau, seperti tahap sinaran ultraungu, sinaran gamma, detergen, pembasmi kuman, haba, tekanan dan pengeringan yang tinggi. Dalam keadaan tidak aktif ini, organisma ini, dalam beberapa kes, boleh kekal berdaya maju selama berjuta-juta tahun dan bertahan walaupun di angkasa lepas. Endospora boleh menyebabkan penyakit, contohnya antraks boleh disebabkan oleh penyedutan endospora Bacillus anthracis.

Bakteria pengoksida metana dalam genus Methylosinus juga membentuk spora yang tahan pengeringan, yang dipanggil eksospora, kerana ia terbentuk melalui tunas di hujung sel. Exospores tidak mengandungi asid diaminopicolinic, komponen ciri endospora. Sista ialah struktur lain yang tidak aktif dan berdinding tebal yang dibentuk oleh ahli genera Azotobacter, Bdellovibrio (bdelokista), Dan Myxococcus (myxospores). Mereka tahan terhadap pengeringan dan kesan berbahaya yang lain, tetapi pada tahap yang lebih rendah daripada endopores. Apabila sista terbentuk, wakil Azotobacter, pembahagian sel berakhir dengan pembentukan dinding dan membran tebal berbilang lapisan yang mengelilingi sel. Actinobacteria berfilamen membentuk spora pembiakan dua kategori: kondisiiospora, yang merupakan rantai spora yang terbentuk daripada benang seperti miselium, dan sporangiospora, yang terbentuk dalam kantung khusus, sporangia.

Video mengenai topik