Клетка бактерии. Структура

Научное сообщество добилось огромных успехов в последние века. Тем не менее, некоторые тайны до сих пор волнуют умы выдающихся ученых.

В наши дни так и не найден ответ на актуальный вопрос — сколько же разновидностей бактерий существует на нашей огромной планете?

Микроорганизм — существо с уникальной внутренней организацией, которому присущи все процессы, характерные живым организмам. Клетка микроорганизма обладает множеством удивительных особенностей, одной из которых является разнообразие форм.

Клетка микроорганизма может иметь сферическую, палочковидную, кубическую или звездчатую форму. Кроме того, микроорганизмы могут быть слегка изогнуты или образовывать разнообразные изгибы.

Форма клетки играет важную роль для правильного функционирования микроорганизма, так как она может влиять на возможность микроорганизму прикрепляться к другим поверхностям, получать необходимые вещества и передвигаться.

Минимальный размер клетки обычно составляет 0,5 мкм, однако в редких случаях размер микроорганизма может достигать 5,0 мкм.

Структура бактериальной клетки

Устройство клетки любой бактерии строго организовано. Ее архитектура значительно отличается от структуры клеток других организмов, таких как растения и животные. Клетки всех видов бактерий лишены таких компонентов, как: специализированное ядро, внутриклеточные мембраны, митохондрии, лизосомы.

У бактерий имеются специфические структурные компоненты — постоянные и непостоянные.

К постоянным элементам относятся: оболочка цитоплазмы (плазмолемма), оболочка клетки, ядро, цитоплазма. Не постоянными компонентами являются: оболочка, микробные жгутики, плазмиды, пили, ворсинки, фимбрии, споры.

Цитоплазматическая мембрана

Каждая бактерия окружена цитоплазматической мембраной (плазмолеммой), которая состоит из трех слоев. В мембране содержатся глобулины, которые отвечают за выборочную транспортировку различных веществ внутрь клетки.

Плазмолемма также выполняет следующие важные функции:

• механическая — обеспечивает автономное функционирование бактерии и всех ее структурных элементов;
• рецепторная — белки, находящиеся в плазмолемме, выступают в качестве рецепторов, помогая клетке воспринимать различные сигналы;
• энергетическая — некоторые белки отвечают за перенос энергии.

Нарушение функционирования плазмолеммы приводит к разрушению и гибели бактерии.

Клеточная стенка

Одним из ключевых элементов, присущих только бактериальным клеткам, является клеточная стенка. Это прочная оболочка, которая выполняет важную функцию в структуре клетки. Она располагается снаружи цитоплазматической мембраны.

Клеточная стенка выполняет роль защиты и придает клетке устойчивую форму. На ее поверхности находится множество пор, через которые происходит поступление необходимых веществ и вывод продуктов распада из клетки.

Еще одна важная функция стенки — защита внутренних компонентов от осмотического и механического воздействия. Она также играет важную роль в контроле деления клетки и распределении наследственных характеристик. В ее состав входит пептидогликан, который придает клетке ценные иммунобиологические свойства.

Толщина клеточной стенки варьируется от 0,01 до 0,04 мкм. С возрастом бактерии происходит увеличение ее размеров и, соответственно, увеличивается количество материала, из которого она состоит.

Нуклеоид

Нуклеоид — это микроорганизм, который хранит всю генетическую информацию бактериальной клетки. Нуклеоид находится в центральной части бактерии и, по своим свойствам, аналогичен ядру.

Нуклеоид — это одна молекула ДНК, закольцованная. Длина молекулы составляет 1 мм, а объем информации — около 1000 генов.

Нуклеоид является основным носителем информации о свойствах бактерии и ключевым фактором передачи этих свойств потомкам. В клетках бактерий нуклеоид не имеет ядрышка, мембраны и основных белков.

Цитоплазма

Протоплазма — водный раствор, содержащий в себе следующие элементы: минеральные соединения, питательные вещества, белки, углеводы и липиды. Соотношение этих компонентов зависит от типа и возраста бактерий.

Протоплазму составляют различные структурные элементы: рибосомы, гранулы и мезосомы.

• Рибосомы отвечают за синтез белков. Их химический состав включает молекулы РНК и белок.
• Мезосомы участвуют в образовании спор и размножении клеток. Они могут иметь форму пузырька, петли или трубочки.
• Гранулы служат дополнительным источником энергии для бактериальных клеток. Эти элементы имеют разнообразные формы и включают в себя полисахариды, крахмал и капельки жира.

Капсула

Оболочка — это слизистая структура, тесно связанная с клеточной стенкой. При изучении ее под световым микроскопом можно заметить, что оболочка окружает клетку, а ее внешние границы имеют четкий контур. В бактериальной клетке оболочка служит защитным барьером от фагов (вирусов).

Бактерии образуют оболочку, когда условия внешней среды становятся агрессивными. Оболочка включает в себя в основном полисахариды, а также в определенных случаях в ней может содержаться клетчатка, гликопротеины, полипептиды.

Основные функции оболочки:

• • прилипание к клеткам в организме человека. Например, стрептококки прилипают к эмали зубов и в сочетании с другими микробами способствуют развитию кариеса;
  • защита от неблагоприятных условий окружающей среды: токсичных веществ, механических повреждений, повышенного уровня кислорода;
  • участие в водном обмене (защита клетки от высыхания);
  • создание дополнительного осмотического барьера.

Оболочка формирует 2 слоя:

• внутренний — часть слоя цитоплазмы;
• наружный — результат выделительной функции бактерии.

В основу классификации легли особенности строения оболочек. Они бывают:

• нормальные;
• сложные оболочки;
• с поперечно-полосатыми фибриллами;
• прерывистые оболочки.

Некоторые бактерии образуют также микрооболочку, которая представляет собой слизистое образование. Выявить микрооболочку можно только под электронным микроскопом, поскольку толщина этого элемента всего 0,2 мкм или даже меньше.

Жгутики

Большинство микроорганизмов обладают поверхностными структурами клетки, которые обеспечивают их подвижность и передвижение — жгутики. Это длинные выступы в форме левозакрученной спирали, состоящие из флагеллина (белок, обеспечивающий сокращение).

Основная функция жгутиков заключается в обеспечении возможности микроорганизмам передвигаться в жидкой среде в поисках более благоприятных условий. Количество жгутиков в одной клетке может варьироваться: от одного до нескольких, жгутики могут находиться на всей поверхности клетки или только на одном из ее полюсов.

Существует несколько типов микроорганизмов в зависимости от количества жгутиков:

• Монотрихи — у них присутствует только один жгутик.
• Лофотрихи — имеют определенное количество жгутиков на одном конце микроорганизма.
• Амфитрихи — характеризуются наличием жгутиков на полярно противоположных полюсах.
• Перитрихи — жгутики располагаются по всей поверхности микроорганизма, что обеспечивает медленное и плавное движение.
• Атрихи — жгутики отсутствуют.

Жгутики обеспечивают двигательную активность, осуществляя вращательные движения. В случае отсутствия жгутиков у микроорганизмов, они все равно способны перемещаться, скользя при помощи слизи на поверхности клетки.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой небольшие передвижные молекулы ДНК, отделенные от основных генетических компонентов клетки. Обычно эти структуры содержат генетический материал, который способствует устойчивости бактерий к антибиотикам.
Они могут передавать свои свойства от одного микроорганизма к другому. Несмотря на свою уникальность, плазмиды не играют важной роли в жизнедеятельности бактериальной клетки.

Пили, ворсинки, фимбрии

Эти структуры находятся на поверхности бактерий и их количество может варьироваться от нескольких единиц до нескольких тысяч на одну клетку. Эти структурные компоненты присутствуют как в подвижных, так и в неподвижных бактериальных клетках, не влияя на способность к передвижению.

По количеству, пили могут достигать нескольких сотен на одну бактерию. Существуют различные типы пилей, отвечающих за питание, водно-солевой обмен, а также за конъюгацию (половое размножение).

Ворсинкам характерна полая цилиндрическая форма. Именно через эти структуры в бактерию проникают вирусы.

Волосковые придатки не являются неотъемлемой частью бактерии, поскольку процесс деления и роста может успешно протекать и без них.

Фимбрии обычно располагаются на одном конце клетки. Эти структуры позволяют микроорганизмам закрепляться в тканях организма. Некоторые фимбрии содержат специальные белки, которые взаимодействуют с рецепторами клеток.

Фимбрии отличаются от жгутиков своей толщиной и короткой длиной, а также не выполняют функцию движения.

Споры

Частые вопросы

Какова основная структура клетки бактерии?

Основная структура клетки бактерии включает цитоплазму, клеточную стенку, плазмиды, рибосомы, ДНК и другие внутренние органеллы.

Какая роль клеточной стенки у бактерии?

Клеточная стенка бактерии обеспечивает форму и защиту клетки, регулирует взаимодействие с окружающей средой и предотвращает ее разрушение.

Какие функции выполняют плазмиды в клетке бактерии?

Плазмиды в клетке бактерии могут содержать гены, ответственные за устойчивость к антибиотикам, передачу генетической информации и другие важные функции, такие как обеспечение выживаемости в экстремальных условиях.

Полезные советы

РЕКОМЕНДАЦИЯ №1

Изучите основные компоненты клетки бактерии, такие как цитоплазма, клеточная стенка, плазмиды и рибосомы, чтобы понять их функции и взаимодействие.

РЕКОМЕНДАЦИЯ №2

Изучите устройство и функции бактериальных органелл, таких как хромосома, пищеварительные вакуоли и флагеллы, чтобы понять их роль в жизнедеятельности бактерий.