Прокариоты

Морфология клеток, поверхностные структуры клетки. М/о прокариот отличаются незначительным морфологическим разнообразием. Можно выделить 4 основных формы, которые наиболее распространены.

1. Кокки. Зависимо от способов деления различают:

- микрококки — при делении расходятся и образуют одиночные структуры;

- диплококки (взаимно перпендикулярные) — не расходятся, есть патогенные формы, например, пневмококки, гонококки и менингококки;

- тетракокки — патогенных форм нет;

- стрептококки — состоят из 3 или более кокков, делятся в одной плоскости (цепочка), вызывает рожистое заболевание, пиогенные инфекции, сепсис и т.п.;

- сарцины состоят из 8, 16, 2, 64 клеток, патогенных форм не выявлено;

- стафилококки (гроздь винограда):

* сапрофитные (S. albus);

* условно-патогенные (золотистый стафилококк);

* гемолитические стафилококки (гемолиз эритроцитов);

2. Палочки:

- длинные;

- короткие;

- тонкие;

- толстые;

- коккопалочки;

- с ровными краями;

- с закругленными краями;

- с заостренными краями;

По способу образования:

- бактерии (не образуют);

- бациллы (образуют);

По расположению

- молонопалочки (монококки, монобациллы);

- диплопалочки (—//—);

- стрептопалочки (—//—);

- Х и Y формы;

3. Извитые формы:

- негнущиеся (вибрионы, которые напоминают запятую, например, холерный вибрион). Имеют большой поперечный диаметр, имеют от 1 до 6 крупных завитков (непатогенные и патогенные спириллы);

- изгибающиеся формы — спирохета. Они очень тонкие в диаметре, имеют множество мелких завитков и осуществляет поступательно-вращательные движения. Патогенные — бледная спирохета (сифилис). Вызывают заболевания — кариес, лептоспироз.

4. Нитчатая форма. Гигантская нить (трихома) — 500 мкм. В основном это водные формы.

5. Редкие формы (термофилы, галофиты). Подавляющее большинство образуют постоянную форму своего тела за счет наличия клеточной стенки (жесткого каркаса).

Строение бактериальной клетки

Бактериальная клетка устроена протопластами и поверхностными структурами. Протопласты — цитоплазма, в которой находятся органоиды и вся структура окружена цитоплазматической мембраной (ЦПМ). Поверхностные структуры — все структуры, которые располагаются на ЦПМ (клеточная стенка, капсула или ее разновидность, жгутики, ворсинки, пили).

Клеточная стенка. Важнейший структурный компонент, который есть у всех м/о, кроме микоплазм, а также искусственно полученных протопластов и мутантов (L-формы). Клеточной стенки нет у архибактерий. На долю клеточной стенки приходится от 5-50% всех сухих веществ клетки. По химическому составу и строению клеточная стенка у прокариот отличается от клеточной стенки эукариот. Химический состав клеточной стенки (КС) и строение является для определенных видов постоянным. В зависимости от строения клеточной стенки м/о были разделены:

— грамположительные (Г⁺);

— грамотрицательные (Г^-);

В 1884 — шведский Грам предложил способ окрашивания м/о, который позволял различать м/о, имеющие разное строение клеточной стенки.

КС Г⁺. Очень плотно прилегает к ЦПМ. Основную массу КС составляет особый пептидогликан — муреин. У Г⁺ — муреин многослойный и на долю его приходится от 50-90% всех веществ КС. Помимо муреина могут входить тейхоевые кислоты, белки, полисахариды и липиды. Муреин — это гетерополимер, мономер которого являет собой 2-афетилированный аминосахар, производный глюкозы (N-ацетилглюкозамин — NАцГА), в котором гидроксильная группа при 2 С — замещена аминогруппой, на которой присоединяется СОСН₃ (ацетильный остаток), N-ацетилмуреиновая кислота (NАцМК). Представляет собой эфир N-ацетилглюкозамина и молочной кислоты, к остатку которой присоединяется тетрапептидный хвост, состоящий из 4 аминокислот (а/к): L-аланин, D-глутаминовая кислота, мезо-диаминопимелиновая кислота, D-аланин. Связь между 2-мя сахарами — β-1,4 гликозидная связь. Таким образом встречается гликозидная и пептидная связь (между а/к). Молекула муреина — гигантская и обволакивает клетку как сетка. Помимо пептидной связи, которая образуется в пределе 1 тетрапептидного хвоста, могут образовываться мегапептидные связи между отдельными пептидными хвостами. Причем эти связи могут образовываться между концевым D-аланином, который находится в положении «4» одного хвоста и диаминокислоты в «3» положении другого хвоста (связь 3-4). У других м/о могут образовываться пептидные мостики между 2-мя соседними хвостами. Могут образовывать связи через пептидный мостик. Чаще всего мостики образуются из 5 остатков.

Разновидности муреина. Известно более 100 хемотипов муреина, которые имеют определенные различия, которые прежде всего касаются:

- природы а/к в положении «3»;

- наличия или отсутствия и природы пептидного мостика;

- положением поперечной связи между пептидными цепями;

- не всегда связь может быть 3-4, иногда — 2-4.

В положении «3» может находится мезо-диаминопимелиновая кислота (МДАПК), L-аргини, L-лизин. Муреиновый каркас имеет ряд особенностей:

— чередование последовательностей NАцГА и NАцМК;

— в структуре муреина имеются неприродные D-а/к-ты;

— наличие МДАПК;

Муреиновый каркас является слабым местом бактериальной клетки. Разрывается 2-мя видами антибактериальных препаратов:

1) β-лактамные антибиотики (пенециллины, цефалоспарины), которые разрывают пептидные связи между 2-мя тетрапептидными хвостами.

2) антибиотик животного происхождения — лизоцим, который разрушает β-1,4 гликозидную связь.

Тейхоевые кислоты. Полимеры, построенные на основе 3-атомного спирта — глицерина или 5-атомного спирта — рибита, остатки которых соединены фосфодиэфирной связью. В зависимости от природы спирта различают рибиттейхоевую кислоту либо глицеринтейхоевую кислоту. Многообразие тейхоевых кислот определяет многообразие веществ, которые присоединяются к свободным ОН-группам а/к. К этим гидроксильным группам может быть присоединена глюкоза, NАцГА, D-аланин и др.). Тейхоевые кислоты ориентированы поперек КС муреина и ковалентно связанной с NАцМК с 4 углеродным атомом. Иногда тейхоевые кислоты могут быть связаны с липидной частью ЦПМ (липотейхоевые кислоты).

Функции тейховых кислот.

Основные антигены (Аг) Г⁺ бактерий. Они выполняют функцию бактериофагов — вирусов бактерий. Создают на поверхности клетки высокую плотность регулярно ориентированных зарядов, в результате чего облегчают проникновение ионов через поверхностные слои клетки.