12. 12. Капсула

Клеточная стенка многих бактерий сверху окружена слоем слизистого материала — капсулой (рис. 7). Толщина капсулы может во много раз превосходить диаметр самой клетки, а иногда она настолько тонкая, что ее можно увидеть лишь через электронный микроскоп, — микрокапсула.

Капсула не является обязательной частью клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она служит защитным покровом клетки и участвует в водном обмене, предохраняя клетку от высыхания.

По химическому составу капсулы чаще всего представляют собой полисахариды. Иногда они состоят из гликопротеидов (сложные комплексы сахаров и белков) и полипептидов (род Bacillus), в редких случаях — из клетчатки (род Acetobacter).

Слизистые вещества, выделяемые в субстрат некоторыми бактериями, обусловливают, например, слизисто-тягучую консистенцию испорченного молока и пива.

Цпм

Цитоплазматическая мембрана окружает цитоплазму бактериальной клетки и благодаря тургора прилегает к клеточной стенке. Толщину на нее – 7-10 нм. Она богата липиды (составляя лишь 10-15% сухого остатка клетки, цитоплазматическая мембрана содержит 7090% всех ее липидов). Цитоплазматическая мембрана состоит из двойного слоя фосфолипидов (рис. 2.5). Гидрофобные концы молекул  

кул фосфолипидов и триглицеридов направлены внутрь, а гидрофильные «головки» – наружу. В двойной слой липидов встроены белки – так называемые интегральные белки мембран. Они «плавают» в этом слое, пронизывая насквозь или погружаясь в него частично. Другие белки (периферийные) прикреплены к поверхности мембраны. Цитоплазматическую мембрану представляет собой очень мягкое, пластичное, почти жидкое образования; изолированные мембраны, сближаясь, образуют замкнутые со всех сторон пузырьки, кусочки мембран сливаются краями друг с другом.

Внешний липопротеидный слой протопласта бактерий, обладающий особыми физическими и химическими свойствами, называетсяцитоплазматической мембраной (рис. 2, 15).

Внутри цитоплазмы находятся все жизненно важные структуры и органеллы.

Через мембрану питательные вещества могут поступать в клетку в результате активного биохимического процесса с участием ферментов. Кроме того, в мембране происходит синтез некоторых составных частей клетки, в основном компонентов клеточной стенки и капсулы. Наконец, в цитоплазматической мембране находятся важнейшие ферменты (биологические катализаторы). Упорядоченное расположение ферментов на мембранах позволяет регулировать их активность и предотвращать разрушение одних ферментов другими. С мембраной связаны рибосомы — структурные частицы, на которых синтезируется белок. Мембрана состоит из липопротеидов. Она достаточно прочна и может обеспечить временное существование клетки без оболочки. Цитоплазматическая мембрана составляет до 20% сухой массы клетк

Цитоплазматическая мембрана выполняет важнейшую функцию биологической мембраны бактериальной клетки. Она играет роль в обмене веществ, является осмотическим барьером клетки и контролирует поступление веществ внутрь клетки и выход наружу бактериальных продуктов. В мембране имеются механизмы активного транспорта веществ и системы субстрат-специфических ферментов пермеаз, ей присуща энергетическая и дыхательная функции, в ней локализованы окислительные ферменты и ферменты транспорта электронов, она должна АТФ-азную активность, содержит особые участки для присоединения хромосомы и плазмид при их репликации . Цитоплазматическая мембрана является обязательным структурным компонентом клетки, нарушение ее целостности приводит к потере жизнеспособности клетки.

13. Жгу́тик — поверхностная структура, присутствующая у многих прокариотических и эукариотических клеток и служащая для их движения в жидкой среде или по поверхности твёрдых сред. Жгутики прокариот и эукариот резко различаются: бактериальный жгутик имеет толщину 10—20 нм и длину 3—15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором; жгутики же эукариот толщиной до 200 нм и длиной до 200 мкм, они могут самостоятельно изгибаться по всей длине. У эукариот часто также присутствуют реснички, идентичные по своему строению жгутику, но более короткие (до 10 мкм).

Подвижные бактерии могут быть скользящие (передвигаются по твердой поверхности в результате волнообразных сокращений) или плавающие, передвигающиеся за счет нитевидных спирально изогнутых белковых (флагеллиновых по химическому составу) образований- жгутиков. По расположению и количеству жгутиков выделяют ряд форм бактерий. 1.Монотрихи - имеют один полярный жгутик. 2.Лофотрихи - имеют полярно расположенный пучок жгутиков. 3.Амфитрихи - имеют жгутики по диаметрально противоположным полюсам. 4.Перитрихи - имеют жгутики по всему периметру бактериальной клетки. Способность к целенаправленному движению (хемотаксис, аэротаксис, фототаксис) у бактерий генетически детерминирована.  Фимбрии или реснички - короткие нити, в большом количестве окружающую бактериальную клетку, с помощью которых бактерии прокрепляются к субстратам (например, к поверхности слизистых оболочек). Таким образом, фимбрии являются факторами адгезии и колонизации.

Жгутики очень тонки, окрашиваются по Морозову - искусственно увеличиваются размеры жгутиков. Так же этот метод окраски используется для окраски особо крупных микроорганизмов - обработка кислотой, жгутики разрыхляются, увеличиваются в размерах, обрабатывают танином (закрепляют), красят азото- кислым серебром.

\

14. Бактерии в виде спор могут сохранять жизнеспособность в течение очень длительного срока. Например, в земле, которая прилипла к растениям с гербария и хранилась в сухом состоянии от 200 до 320 лет, было найдено жизнеспособные споры Б. По данным экспериментов, в сухом грунте через 50 лет 10% спор сохраняют жизнеспособность. Так, тонна сухого грунта даже после 1000 лет хранения все еще содержит жизнеспособные споры.

Спорообразование не является способом размножения бактерий, так из одной клетки может образоваться только единственная спора, которая потом прорастет только в единую вегетативную клетку. Спорообразование не является также обязательным этапом жизненного цикла бактерий, поскольку в благоприятных условиях они могут длительно развиваться без образования спор. Формирование спор – это одна из стадий цикла развития определенных микроорганизмов, выработанная в процессе эволюции в борьбе за сохранение вида.

Спору можно считать устойчивой формой существования некоторых бактерий.

Процесс спорообразования начинается, когда не хватает питательных веществ или чрезмерно накапливаются продукты метаболизма. Сначала нуклеоид клетки вступает компактной палочковидной формы в связи со снижением активности генома. Затем цитоплазматическая мембрана инвагинуеться и отделяет часть цитоплазмы с геномом, формируется споруляцийна перегородка, которая превращается потом в одну из оболочек споры. Цитоплазма клетки окружает протопласт споры, формируется округлая ул-ра с двумя мембранами. Между двумя мембранами проспора формируется муреиновий слой, который образует толстый слой кортекса. Одновременно с кортексом на наружной мембране проспора со стороны полюса клетки начинает образовываться екзоспориум, затем покрывает спора. В его составе есть белки, липиды, углеводы. Далее заканчивается формирование твердых, слабопроницаемых оболочек споры.Количество и строение слоистых оболочек у разных видов бактерий отличаются. Оболочки споры обеспечивают ее устойчивость к неблагоприятным факторам, в том числе термостойкость. Зрелая спора имеет характерную для каждого вида бактерий форму, размеры, расположение в клетке. В дальнейшем остальные клетки постепенно отмирают и лизируется, формируется зрелая спора, что составляет примерно 1/10 материнской клетки. Процесс спорообразования заканчивается в течение 18-20 час.

Строение зрелой споры различных видов бактерий однотипна (рис. 2.4). Сердцевина (спороплазма) содержит геном, рибосомы, белки, дипи-колинову кислоту, ионы Са 2 +, ферменты в неактивном состоянии, липиды и другие вещества. Спороплазма окружена цитоплазматической мембраной, клеточной стенкой и толстым слоем кортекса, который занимает до 60% объема споры и содержит муреин. К кортекса прилегающей внешняя мембрана, затем наслаиваются многочисленные покровы споры. Считают, что термостойкость споры обусловлена ​​наличием специфического соединения – дипиколиновои кислоты, которая в виде своей кальциевой соли заполняет пространство между макромолекулами спороплазмы, препятствуя их взаимодействия. Термостойкость споры связывают с малым содержанием в споре воды (на 20-30% меньше, чем в вегетативной клетке), повышенным содержанием липидов, наличием многочисленных оболочек и особенностями организации кортекса.

Попадая в благоприятные условия, споры прорастают и превращаются в вегетативные формы. При этом они набухают, увеличиваются, содержание воды в них растет, процессы обмена усиливаются, и споры начинают хорошо окрашиваться анилиновыми красителями.

Из оболочки на полюсе, в центре или между полюсом и центром выступает росток, который превращается в палочку. Конечно прорастание происходит в течение 4-5 ч – значительно быстрее, чем образование спор.

Споры способны сильно преломлять свет, поэтому при бактерио-скопические исследовании в неокрашенном состоянии имеют вид блестящих зерен, они плохо окрашиваются. Наличие спор у бактерий имеет диагностическое значение, а также определяет метод стерилизации и обеззараживания хирургического инструментария, шовного и перевязочного материалов.

споры бактерий, служащие для пережидания неблагоприятных условий; споры растений, споровиков и грибов, служащие для размножения.

15. В цитоплазме имеются различные включения – полисахариды, полир-масляная кислота и полифосфаты (волютин). Они накапливаются при избытке питательных веществ в окружающей среде и выполняют роль запасных веществ для питания и энергетических потребностей. Зерна волютина выявляются у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки.

Включения у микроорганизмов

компактные скопления хим. веществ в форме видимых в световой микроскоп гранул. Обычно располагаются в цитоплазме. Представляют собой запасные питательные вещества или продукты обмена (волютин, гликоген, крахмал, жиры, сера, железо и др.). Присутствуют непостоянно. Имеют значение в идентификации. Выявляются специальными методами окраски.