Новые открытия в строении клеток прокариот: что бактериальные клетки имеют в своем составе?

Изначально бактерии причисляли к простейшим формам жизни, относя к животным. Только с появлением усовершенствованных микроскопов, новых методик в исследовательских работах ученые смогли полностью исследовать клетки бактерий и выяснить биологическую роль каждой клеточной структуры. Удалось выяснить, что клетки бактерий имеют упорядоченную структуру и каждая из бактерий является отдельной особью, не имеющей основного сходства с животными.

В ней можно различить постоянные и временные клеточные структуры. К главным, многие из которых есть и в клетках животных, относят:

  • клеточную стенку;
  • цитоплазматическую мембрану;
  • цитоплазму;
  • нуклеоид (ядерный аппарат);
  • включения;
  • рибосомы.

К временным относят такие, как:

  • мезосома;
  • жировые капельки;
  • пили (ворсинки);
  • тилакоиды;
  • жгутики;
  • хроматофоры;
  • полисахариды.

Клеточная стенка

Между мембраной, имеющейся и у животных, и капсулой расположена клеточная стенка. Благодаря свой плотности она выполняет роль скелета. Без специального микроскопа она невидима. Она необходима клеткам для поддержания их постоянной формы. Так, к примеру, она хорошо видна у такой крупной бактерии, как Beggiatoa mirabilis. У бактерий, имеющих L-образную форму, и у микоплазмы нет такой стенки, у других видов она есть. Она занимает 20% от общего веса микроорганизма, ее толщина около 50 нм.

Строение клетки эукариот и прокариотКлеточная стенка необходима бактериям для:

  • защиты от негативных факторов окружающей среды;
  • участия в обменных процессах;
  • процесса деления;
  • транспортировки метаболитов;
  • выборочного поступления питательных веществ.

Изучив срезы, ученые выявили, что она пронизана порами, сквозь которые происходит поступление питательных веществ в нее и их вывод из клетки. Стенка сама по себе слоиста, а уплотненность и толщина одинаковые во всей клетке.

Цитоплазматическая мембрана

Плазмолемма отделяет цитоплазму от стенки клетки. Это полупроницаемая структура, состоящая из трех пластов. От всего сухого вещества она составляет 8-15%. В основном ее состав складывается из белков (50-70%) и липидов (20-50%).

В жизни клетки ее функции таковы:

  • играет роль преграды;
  • участвует в метаболических процессах;
  • обладает избирательной пропускной способностью;
  • принимает участие в росте клетки.

Цитоплазматическая мембранаКогда клетка растет, то цитоплазматическая мембрана создает своеобразные выпячивания, которые называются мезосомами. До конца их функция еще не установлена, но многие ученые сделали предположение, что они требуются для дыхательных и обменных процессов.

Цитоплазма

Основной объем всей бактерии занимает цитоплазма, которая есть и у животных, являющаяся полужидкой массой, в которой около 90% воды. Цитоплазма состоит из цитозоля и включает в себя такие компоненты:

  • рибосомы;
  • различные включения;
  • ферменты;
  • внутренние мембраны;
  • ядерный компонент;
  • растворимые элементы РНК;
  • продукты метаболизма.

Она создает внутреннюю полость клетки и обеспечивает взаимосвязь между всеми ее компонентами.

Нуклеоид

Нуклеоид бактериальной клетки
У животных и у всех эукариотов, есть ядро, а у бактерий его нет. Нуклеоид — это прототип ядра. Он представляет собой двунитчатую ДНК, уложенную в клубок и свободно располагающуюся в центральной зоне. В отличие от клеток животных, у бактерий четко оформленного ядра нет. У нуклеоида нет ядрышек, ядерной оболочки и основных белков, а у клеток животных есть.

Несмотря на то, что у нуклеоида нет многих признаков ядра, его принято относить к отдельной структуре клетки. Зачастую нуклеоид состоит из отдельных частей. Такая его особенность объясняется тем, что он является носителем генинформации, и тем, как происходит собственно деление клетки. У многих видов прокариотов, кроме нуклеоида, выполняющего функцию ядра, имеются плазмиды, представляющие собой молекулы ДНК и характеризующиеся способностью возобновляться.

Рибосомы

Рибосомами называются рибонуклеиновые частицы, имеющие форму сферы и диаметр от 15 до 20 нм. Клетки многих бактерий имеют 5-20 тысяч рибосом. В одной молекуле РНК находится несколько рибосом, соединенных между собой по принципу бусин на украшении. Объединенные таким образом рибосомы носят название полисомы. Основная функция рибосом ─ это синтез белка, являющийся важнейшим процессом в жизнедеятельности бактерий и животных.

Рибосомы прокариот и эукариот

Капсула

Помимо основных структур, в цитоплазме выделяют твердые, газообразные и жидкие включения ─ это продукты метаболических процессов и запас питательных веществ.

Капсула представляет собой слизистую, которая имеет четкие разграничения от окружающей среды и тесно связана с клеточной стенкой. В клетках животных такого органоида нет. Увидеть ее можно только под специальным световым микроскопом путем окрашивания. Она не является жизнеобразующим органоидом клетки, при ее потере микроорганизм не теряет своей жизнеспособности. У такой бактерии, как лейконосток, в одну капсулу входит не одна микробная клетка. В капсуле сосредоточены антигены, которые определяют особенность, вирулентность и способность вызывать иммунный ответ бактерий.

Также она защищает микроорганизм от таких негативных воздействий:

  • высыхания;
  • механического воздействия;
  • заражения.

У многих видов без нее не обходится прикрепление микроорганизма к питательной среде.

Органоиды движения

Разновидности жгутиковЧтобы передвигаться, у бактерий есть специальные органоиды ─ жгутики, имеющиеся и у простейших животных. Они состоят из белковых молекул и выглядят как тонкие, нитеобразные, удлиненные структуры. Сама длина жгутиков в несколько раз длиннее микроорганизма. Жгутики имеют длину от 3 до 12 мкм и толщину от 12 до 20 нм. Фиксируются они к цитоплазматической мембране с помощью специальных дисков. Увидеть их можно только под электронным микроскопом или после предварительной обработки красящими препаратами под световым микроскопом. Они не обеспечивают жизнь микроорганизма, да и их количество у разных особей может варьироваться от 1 до 50. В зависимости от того, где прикреплены жгутики, различают:

  • монотрихи, имеющие один жгутик;
  • амфитрихи, имеющие два или собранные в пучок несколько штук, расположенные полярно относительно друг друга;
  • лофотрихи, имеют пучок с одной стороны;
  • перитрихи, имеют жгутики по всей длине клетки;
  • атрихии, не имеют вообще жгутиков.

В основном они встречаются у микроорганизмов с извитой формой и живущих в жидкой среде, как исключение встречаются у кокков. Движение бактерий, как правило, имеет беспорядочный характер, но под воздействием внешних факторов они совершают движение, имеющее определенную направленность, называемую таксисом.

Различают несколько видов целенаправленного движения:

  • хемотаксис ─ когда во внешней среде различное насыщение химическими веществами;
  • аэротаксис ─ различное скопление кислорода;
  • фототаксис ─ различная степень освещенности;
  • магнитотаксис ─ способность реагировать на магнитное поле.

Ворсинки

Ворсинки несколько короче жгутиков и имеются как у подвижных, так и у неподвижных микроорганизмов. Рассмотреть их можно только под электронным микроскопом. На поверхности их может быть от тысячи до сотен тысяч. Они бывают двух видов: обычные и половые. Обычные ворсинки отвечают за прикрепление, слипание и водно-солевой обмен. Половые отвечают за трансфер наследственной информации.

Споры

споры бактерийЭти образования, не свойственные животным клеткам, имеют овальную форму и размер от 0,8 до 1,5 мкм. Различают два вида спор: не превышающие величину самой бактерии ─ бациллы, и больше самой бактерии ─ клостридии. Они могут быть в центральной части клетки, ближе к концу и на самом конце. Все бактерии имеют однотипную конструкцию спор. В центре находится спороплазма, в состав которой входят белки и нуклеиновые кислоты. В ней есть носитель наследственной информации, рибосомы и неярко выраженная мембрана. Многослойная оболочка защищает спору от негативного воздействия и делает ее устойчивой. Основное предназначение спор ─ это сохранение жизни бактерии, невзирая на такие неблагоприятные условия, как высокая температура и обработка химическими веществами. В покоящемся состоянии они могут пролежать сотни лет.

Глубокое изучение строения клеток бактерий дало возможность человечеству бороться со многими заболеваниями и применять их в различных областях своей деятельности.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим

  • Кира

    Хочу дополнить информацию о мезосомах. Существуют трубчатые, пузырчатые, пластинчатые и смешанные мембраны. Кроме вовлечения в процессы дыхания, метаболизма и секреции бактерий, по разным гипотезам, они провоцируют развитие перегородок при делении клеток, а также разграничивают внутриклеточное содержимое и участвуют в репликации хромосом.

  • Елена Маликова

    Я вообще запуталась… В отличиях, строении, всяких там мезосомах… Поняла только две вещи: бактерии маленькие до невозможности, невооруженным глазом их не увидишь, а даже если и под микроскопом рассмотреть, то по жгутикам и всяким там палочкам-тычинкам не понятно — хорошая или плохая бактерия. И второе: бактерии такие маленькие, а вон сколько ученые с ними возятся. Потому что чем меньше существо, тем лучше оно видоизменяется и приспосабливается к окружающей среде.