8 Цитоплазматическая мембрана, ее структура и функции

Цитоплазматическая мембрана - это тонкая пленка (толщиной 7-10 нм), которая окружает цитоплазму бактерий и плотно прилегает к ней. Основу ЦПМ составляет двойной слой фосфолипидов (до 80% всех липидов клетки).Жирные кислоты, входящие в их состав, являются насыщенные или мононенасыщенные. Находятся фосфолипиды в жидкокристаллическом состоянии, обеспечивающем подвижность белка и эластичность мембраны. Кислые фосфолипиды оказывают отрицательный заряд ЦПМ. В состав мембран также входят нейтральные липиды, гликолипиды, каротиноиды, менахиноны, убихиноны и никогда не входят стерины. Главная функция липидов поддержка механической стабильности мембраны и предоставления ей гидрофобных свойств. Мембранные белки включены в фосфолипидного бислоя асимметрично. Если они образуют скопления на его поверхности, то это поверхностные белки, если частично погружены в бислой - периферические, а если пронизывают бислой - интегральные. Периферические и поверхностные белки чаще всего представлены ферментами и содержатся на поверхности билипидного слоя электростатически, а интегральные, образующие поры, - с помощью гидрофобных связей. ЦПМ выполняет следующие функции:

1) служит внутренним осмотическим барьером, кот регулирует избирательный транспорт веществ в клетку и из нее;

2) транспортную функцию;

3) синтетическую - участвует в синтезе мембранных липидов, компонентов клеточной стенки, белков на рибосомах, связанных с мембраной;

4) энергетическую и дыхательную - имеет аденозинтрифосфатную (АТФ) активность, является местом локализации окислительных ферментов, ферментов транспорта электронов, фотосинтетического аппарата;

5) содержит участки для связывания с хромосомой при репликации;

6) содержит центры роста мембраны;

7) участвует в спорообразование.

9 Поверхностные структуры прокариот (клеточная стенка, капсулы, жгутики)

Основным компонентом клеточной стенки яв-ся пеитидогликан, или муреин, присутствует только у прокариот. Исключения составляют микоплазмы, архебактерие и L-формы. Муреин -. гетерополисахариды, состоящий из остатков N-ацетилглюкозамина (производная глюкозы, в которой ОН-группа при втором атоме углерода заменена на аминогруппу) и N-аиетилмурамовой кислоты (эфир остатков N-ацетилглюкозамина и молочной кислоты). Остатки соединены β-1,4-гликозидной связью. К карбоксильной группы лактата N-ацетилмурамовой кислоты присоединяется "пептидный хвост", состоящий из 4-5 аминокислот, преимущественно в D-форме. Он играет большую роль в пространственной конфигурации пептидогликана и, связывая субъединицы, придает ему структуры сетки. Синтез муреина проходит в 3 стадии: в цитоплазме, на ЦПМ (ЦПМ) и в клеточной стенке. По молекулярным строением клеточной стенки все бактерии делятся на 2 группы, что имеет большое диагностическое значение, грамположительные (Гр+) и грамнегативные (Гр-).

В Гр- бактерий в состав клеточной стенки входят тейхоевие и тейхуроновие кислоты. Тейхуроновие кислот представлены остатками уроновых кислот и N-ацетилглюкозамина. В случае недостатка в среде фосфора они замещают тейхоевие кислоты. Тейхоевие кислоты полимеры глицерина или рибита, соединенные фосфодиефирннмы связями. Цепочки тейхоевых кислой содержащих до 20 50 остатков спирта, ОН-группы которого связаные с D-аланином или сахарами, и сквозь поры выступают наружу. Тейхоевие и тейхуроновие кислоты - это главные поверхностные антигены, влияют на катионный обмен, определяют поверхностный заряд, входят в состав рецепторов.

Для Гр-бактерий характерно наличие дополнительной структуры - внешней мембраны, в состав которой входят липополисахаридний комплекс, фосфолипиды, линопротеины, белки. Лииополисахарид - главный компонент внешней мембраны, занимает 40% клеточной стенки Гр-бактерий, является соматическим антигеном (О-ангиген). эндотоксина и рецептором для фатов.Лилопротеин - ие мостик между муреином и внешней мембраной. Белки наружной мембраны делятся на минорные (ферменты- трансп и рецептор функции) и белки-основы (порины, формирующие поры, и матриксных белки, кот участвуют в стабилизации мембраны). Между внешней мембраной и ЦПМ находится периплазматическое пространство, которое содержит 1-2 слоя муреина, ферменты, олигосахариды и неорганические соли. Клеточная стенка выполняет следующие функции:

1) придает прочность клетке:

2) определяет ее форму,

3) обеспечивает гибкость и эластичность клеток:

4) является инертная ло воздействия химических веществ и красителей.

Клеточные стенки бактерий окружает слизистый слой, который называют капсулой. По анатомическому строению различают микрокапсулы, меньшие 0,2 мкм и невидимые в световой микроскоп, и макрокапсулы, большие 0,2 мкм и хорошо видимые в световой микроскоп. По химическому составу различают капсулы:

1) нормального строения, состоящие из полисахаридов и окружают равномерным слоем клеточную стенку,

2) такие, что содержат поперечнополосатые фибриллы целлюлозы,

3) сложные, с полисахаридов и полипептидов, которые чередуются,

4) прерывистые.

Капсула удерживается на поверхности клетки за счет ионных, иногда ковалентных, связей и не является обязательным компонентом клетки. Капсула выполняет важные для клетки функции:

1) поколеблет клетку от токсинов, механических повреждений, пересыхания, фагов,

2) создает пул катионов,

3) является источником питательных веществ,

4) служит для прикрепления клеток к субстрату и скрепления их между собой в колонии.

Движение бактерий осуществляется с помощью жгутиков и бывает скользящим, вращательным, поступательным. Жгутик - структура бактериальной клетки, необходимая для движения, на 98% состоит из белка флагелина, является антигеном (Н-антиген). Жгутик включает 3 структуры: жгутиковую нить - трехмерную левозакрученую спираль, кот вращается против часовой стрелки; крючок - изогнутый белковый цилиндр; базальное тельное - центральный стержень с с-мой колец. В Гр-бактерий есть 2 нары колец - наружная (L-и Р-кольца) и внутренняя (М-и S-кольца). в Гр-бактерий - только внутренняя. По расположению жгутиков все бактерии делят на 4 группы:

1,Монополярный монограмм - один жгутик на полюсе клетки

2,Моноиолярний политрих (лофоирих) - пучок жгутиков на полюсе клетки

3,Биполярный политрнх (амфитрих) - по пучку жгутиков на обоих полюсах клетки или по одному жгутики на обоих полюсах

4,Перитрих - по всей поверхности клетки

К поверхностных структур также относятся ворсинки, шипы, пили. Ворсинки отличаются от жгутиков тем, что они короче, толще, не выполняют функций движения, не согнуты. На одной клетке их может быть до I 000. Они окружают всю поверхность клетки: состоят из белка пилина. Функции ворсинок заключаются в том, что они: соединяют клетки между собой: могут быть факторами патогенности.

F-пили - половой фактор, характерные для «мужских» клеток, необходимые для соединения донора и реципиента в конъюгационной агрегате. Шипы - полые цилиндры, имеют длину до 3 мкм, толщину 0,5 мкм, расширяются в основе. На клетку их может приходиться до 10. Они обнаружены в некоторых морских бактерий и служат для защиты их от поедания некоторыми беспозвоночными.