Каково строение бактериальных клеток, или Все ли так просто, как кажется

Каждый человек знает, что мир населен бактериями. Но вот рассмотреть крошечных обитателей Земли не под силу человеческому глазу. Даже ученые, имеющие доступ к современным мощным микроскопам, еще только познают строение клетки миниатюрной бактерии. А те, в свою очередь, преподносят им новые сюрпризы.

Польза и вред бактерий

Предварительное знакомство

С точки зрения современной науки прокариоты имеют примитивное строение. Но именно эта «незатейливость» помогает выживать им в самых неожиданных условиях. Например, в сероводородных источниках или на атомных полигонах. Ученые подсчитали, что общая масса всех земных микроорганизмов составляет 550 миллиардов тонн.

Бактерии имеют одноклеточное строение. Но это не значит, что бактериальные клетки пасуют перед клетками животных или растений. Микробиология уже располагает знаниями о сотнях тысяч видов микроорганизмов. Тем не менее представители науки ежедневно открывают новые их виды и особенности.

Немудрено, что для полного освоения поверхности Земли микроорганизмам приходится принимать разнообразные формы:

  • кокки — шарики;
  • стрептококки — цепочки;
  • бациллы — палочки;
  • вибрионы — изогнутые запятые;
  • спириллы — спиральки.

Формы бактериальной клетки

Размер бактерий измеряют в нанометрах и микрометрах. Их средняя величина составляет 0,8 мкм. Но среди них имеются прокариоты-гиганты, достигающие 125 мкм и больше. Настоящими великанами среди лилипутов являются спирохеты длиной в 250 мкм. Сравните теперь с ними размер самой мелкой прокариотической клеточки: микоплазмы «вырастают» совсем чуть-чуть и достигают 0,1-0,15 мкм в диаметре.

Стоит сказать, что великанам-бактериям не так легко выжить в окружающей среде. Им сложно найти себе достаточно питательных веществ для успешного выполнения своей функции. Но зато они не являются легкой добычей для бактерий-хищников, которые питаются своими собратьями — одноклеточными микроорганизмами, «обтекая» и поедая их.

Клеточная оболочка

Бактериальная клетка имеет клеточную стенку, которая служит своеобразным барьером между внешней средой и внутренним содержимым. Клеточная оболочка микроорганизмов существенно отличается по своей структуре и химическому составу от клеточной оболочки животных и растений. Например, прокариоты в отличие от эукариот способны выдерживать значительное давление благодаря плотной клеточной стенке.

Строение клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий

Клеточная стенка придает крошечным организмам специфическую форму. А химический состав и строение оболочки являются важными критериями при проведении диагностических исследований.

Главные функции клеточной оболочки:

  • обмен веществ между прокариотической клеткой и внешним миром;
  • синтез полисахаридов;
  • защита бактерии от разрушающих факторов и избытка воды.

Ученые, учитывая особенности строения бактериальной оболочки, подразделяют бактерии на 2 большие группы:

  1. Грамположительные. Структура однородна, строение несложное, состоит из гликопептидов.
  2. Грамотрицательные. Структура многослойная, состоит из полисахаридов, белка и липидов.

Нуклеоид

Признак, который существенно отличает строение бактерий от животных и растений, — это отсутствие оформленного ядра в бактериальной клетке. Но функции хранилища наследственной информации в ней выполняет нуклеоид.

Микробиология утверждает, что ДНК в клетках прокариот не разбросаны хаотично, а локализованы в определенной области. Причем нуклеоид постоянно меняет свою форму в зависимости от фазы развития бактерии.

ДНК бактерий благодаря своей особенности очень устойчива. Там, где геном животных и растений погибает, некоторые микроорганизмы замечательно себя чувствуют. Например, Deeinococcus radiodurans обитает на радиационно загрязненной территории. Причем она способна переносить радиационные дозы, которые в тысячу раз превышают допустимую норму для человека. Сравните, Deeinococcus radiodurans восстанавливает генетическую информацию всего через 6 часов после повреждения.

Цитоплазма

Бактериальные клетки заполнены внутри полужидкой субстанцией под названием «цитоплазма». Она является хранилищем жироподобных веществ, рибонуклеиновых кислот и белков. Если бактерия попадает в неблагоприятные условия, то начинает их расходовать.

Внутриклеточная жидкость служит местом расположения рибосом и мезосом. В этих органоидах происходит синтез белков и окислительно-восстановительные процессы.

Жгутики

Микробы не сидят на месте. Помогают двигаться малышам-непоседам специальные волокна, которые называются жгутики. «Ножки» бактерий настолько тонки, что без предварительной окраски их невозможно разглядеть даже в современные микроскопы.

Расположение жгутиков у бактрий

Жгутик представляет собой спирально закрученную нить, которая прикрепляется к прокариотической клетке с помощью своеобразного «крючка». Функции жгутиков заключаются в том, что они перемещают микроорганизм с помощью простейшего толкательного движения.

Какова скорость движения бактерий? Она напрямую зависит от их возраста: чем моложе клетка, тем быстрее способна передвигаться. В благоприятных условиях крошки за 1 секунду преодолевают расстояние, идентичное их длине.

Учитывая особенности расположения жгутиков на поверхности бактерий, микробиология определила следующие их виды:

  • перитрихи: жгутики находятся по всей поверхности;
  • монотрихи: оснащены одним толстым жгутиком;
  • политрихи: 2-50 жгутиков собраны в один пучок.

Специальная защита

Размер прокариот настолько мал, что природа не могла оставить их без защиты. Большинство крошек имеет защитный покров, который предохраняет их от высыхания. Своеобразная капсула, состоящая из слоя слизи, покрывает всю поверхность бактериальной клетки. Причем бактериальная капсула у разных представителей прокариот имеет разную толщину.

Вредоносные для человека и животных микробы очень любят «одевать» на себя такую капсулу, попадая внутрь организма. В таком случае она защищает вредителя от действий лейкоцитов и антител. Капсула помогает сибирской язве, коклюшу, пневмококкам закрепиться во внутренних органах животных и человека, чтобы начать свое разрушительное действие.

капсулы клетки бактерий

Нельзя сказать, что капсула присуща всем видам бактерий. Даже те прокариоты, которые использовали такую защиту, в процессе мутаций могут превратиться в бескапсульные формы.

Природа не наградила бактерий внушительными размерами. Но, скорее всего, первые жители Земли от этого только выиграли. Ведь таким малышам гораздо проще приспособиться к переменам на планете. Они умудрились «втиснуть» в маленькую клеточку такие разнообразные функции, что большое и умное человечество еще долго будет разгадывать тайны их строения.

 

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

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