प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की संरचना। प्रोकैरियोटिक कोशिका के घटकों की संरचना, रासायनिक संरचना और कार्य

प्रश्न 1. बायोकेनोज में प्रोकैरियोट्स का क्या महत्व और पारिस्थितिक भूमिका है?

प्रश्न 2. रोगाणु किस प्रकार मैक्रोऑर्गेनिज्म (मेज़बान) की स्थिति को प्रभावित करते हैं?

प्रश्न 3. जीवाणु कोशिका की संरचना का वर्णन कीजिए।

एक जीवाणु कोशिका का आकार आमतौर पर 1 से 15 माइक्रोन तक होता है। कोशिकाओं का आकार बहुत विविध है: छड़ के आकार का (बैसिली), गोलाकार (कोक्सी), सर्पिल (स्पिरिला), अल्पविराम के आकार का (विब्रिओस)। प्रोकैरियोटिक कोशिका सामान्य संरचना की झिल्ली से घिरी होती है; झिल्ली के बाहर, एक कोशिका भित्ति बनती है, जिसमें अधिकांश जीवाणुओं में एक विशेष पदार्थ - म्यूरिन होता है। कोशिका भित्ति के ऊपर, कई बैक्टीरिया एक श्लेष्म कैप्सूल का स्राव करते हैं, जो कोशिका के लिए एक अतिरिक्त सुरक्षा के रूप में कार्य करता है। कोशिका के मध्य भाग में एक गोलाकार डीएनए अणु होता है, जो एक झिल्ली द्वारा साइटोप्लाज्म से सीमांकित नहीं होता है। कोशिका का वह क्षेत्र जिसमें आनुवंशिक पदार्थ स्थित होता है, न्यूक्लियॉइड कहलाता है। कोशिकाओं में प्रोकैरियोट्स नहीं होते हैं झिल्ली अंग. उनके कार्यों का प्रदर्शन invaaginations द्वारा किया जाता है कोशिका झिल्ली. सभी जीवाणु कोशिकाओं में राइबोसोम होते हैं जो संरचना में यूकेरियोटिक राइबोसोम के समान होते हैं, लेकिन आकार में छोटे होते हैं। कुछ बैक्टीरिया में फ्लैगेल्ला होता है।

प्रश्न 4. जीवाणु कैसे गुणन करते हैं?

बैक्टीरिया दो में सरल विखंडन द्वारा पुनरुत्पादित करता है। विभाजित करने से पहले, गोलाकार डीएनए कोशिका झिल्ली से जुड़ा होता है। दोहराव के बाद, कोशिका लंबाई में बढ़ने लगती है (मुख्य रूप से मध्य भाग के कारण), और झिल्ली से जुड़े दो बेटी परिपत्र डीएनए अणु इसके अलग-अलग सिरों पर समाप्त हो जाते हैं। विभाजन एक अंतरकोशिकीय पट के निर्माण के साथ समाप्त होता है। उपकोशिकाएँ अलग हो सकती हैं या जुड़ी रह सकती हैं, कालोनियों का निर्माण कर सकती हैं। साइट से सामग्री

प्रश्न 5. जीवाणुओं में बीजाणु बनने की प्रक्रिया का सार क्या है?

अधिकांश प्रोकैरियोट्स बीजाणु निर्माण में सक्षम हैं। एक बीजाणु एक जीवाणु कोशिका है जो चयापचय के तेजी से कम स्तर के साथ होता है, जिसने एक अतिरिक्त आंतरिक सुरक्षात्मक खोल बनाया है। बीजाणु निर्माण प्रतिकूल परिस्थितियों में होता है (आर्द्रता में गिरावट, तापमान में कमी या वृद्धि, रसायनों के संपर्क में आना). शुरुआत में अनुकूल परिस्थितियांबीजाणु "अंकुरित" होते हैं और एक नई जीवाणु कोशिका को जन्म देते हैं। यह सैकड़ों और हजारों वर्षों के बाद भी हो सकता है। तापमान, आर्द्रता और दबाव में भारी उतार-चढ़ाव का सामना करते हुए, बीजाणुओं में बाहरी प्रभावों का जबरदस्त प्रतिरोध होता है। बीजाणु अवस्था में, बैक्टीरिया हवा और अन्य माध्यमों से आसानी से फैल सकता है।

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प्रोकार्योटिक कोशिका। संरचनात्मक विशेषता

प्रोकैरियोटिक कोशिका की संरचना

प्रभागों सेलुलर जीवपर उच्चतम स्तरएक अलग साम्राज्य में सभी प्रोकैरियोट्स के आवंटन के लिए प्रदान करें। 70 के दशक में। सूक्ष्मजीव संरचनात्मक रूप से प्रोकैरियोटिक प्रकार से संबंधित पाए गए, लेकिन काफी भिन्न थे रासायनिक संरचनामहत्वपूर्ण सेलुलर macromolecules और अद्वितीय प्रदर्शन करने की क्षमता जैव रासायनिक प्रक्रियाएं. इन असामान्य प्रोकैरियोटिक जीवों को आर्कबैक्टीरिया नाम दिया गया है।

विशिष्ट प्रोकैरियोट्स, या बैक्टीरिया, क्रमशः यूबैक्टीरिया (सच्चे बैक्टीरिया) कहलाते हैं। यूबैक्टीरिया की तुलना में ज्ञात आर्कबैक्टीरिया की संख्या बेहद कम है।

इस काम की सामग्री को समर्पित है सामान्य विशेषताएँप्रोकैरियोटिक जीव (मुख्य रूप से यूबैक्टीरिया) रूपात्मक और विशेष रूप से शारीरिक विविधता में भिन्न होते हैं। रूपात्मक विविधता व्यक्तिगत कोशिकाओं के आकार और आकार में अंतर पर आधारित है, उनके विभाजन के तरीके, साइटोप्लाज्मिक समावेशन की प्रकृति और सेट, कोशिका की दीवार की संरचना और इसके बाहर स्थित संरचनाएं, निर्मित विभेदित रूपों की उपस्थिति और प्रकार जीवन चक्र के दौरान।

प्रोकैरियोटिक आकार

प्रोकैरियोट्स के विभिन्न रूप

1 - कोकस; 2 - डिप्लोकोकस; 3 - सार्सिन; 4 - स्ट्रेप्टोकोकस; 5 - गोलाकार कॉलोनी: 6 - रॉड के आकार का बैक्टीरिया (एकल कोशिका और कोशिकाओं की श्रृंखला); 7 - स्पिरिला; 8 - विब्रियो; 9 - एक बंद या खुली अंगूठी के रूप वाले बैक्टीरिया; 10 - बैक्टीरिया जो प्रकोप (प्रोस्टेक) बनाते हैं; 11 - कृमि के आकार का जीवाणु; 12 - हेक्सागोनल स्टार के रूप में जीवाणु कोशिका; 13 - एक्टिनोमाइसेट्स के प्रतिनिधि; 14 - मैक्सोबैक्टीरिया का फलने वाला शरीर; 15 - बाद में स्थित फ्लैगेला के साथ जीनस कैरियोफानन के फिलामेंटस जीवाणु: 16 - फिलामेंटस साइनोबैक्टीरियम। बीजाणु (एकिनेट) और हेटेरोसिस्ट बनाना; 8, 15, 17, 18 - बैक्टीरिया के साथ अलग - अलग प्रकारकशाभिका; 19 - कैप्सूल बनाने वाले बैक्टीरिया; 20 - स्पैरोइलस समूह के फिलामेंटस बैक्टीरिया, आयरन ऑक्साइड हाइड्रेट से घिरे मामले में संलग्न; 21 - स्पाइक्स बनाने वाले जीवाणु; 22 - गैलियोनेला।

कुछ समय पहले तक, अधिकांश शोधकर्ता पारंपरिक रूप से मानते थे कि प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं काफी समान हैं और विशाल बहुमत में गोलाकार, सिलेंडर या सर्पिल का आकार होता है। वे एकान्त हैं, अन्य मामलों में वे धागे या उपनिवेश बनाते हैं।

गोलाकार प्रोकैरियोट्स, जिन्हें कोक्सी कहा जाता है, विभाजन के बाद अलग नहीं हो सकते हैं। यदि विभाजन एक तल में होता है, तो कोशिकाओं के जोड़े (डिप्लोकोकी) या जंजीर (स्ट्रेप्टोकोकी) बनते हैं। मामले में जब विभाजन तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में अपेक्षाकृत समान रूप से होता है, और विभाजन के बाद की कोशिकाएँ एक दूसरे से जुड़ी रहती हैं, तो पैकेट उत्पन्न होते हैं। सही फार्म(सार्सिनस) या गोलाकार कालोनियाँ। यदि विभाजन कई तलों में असमान रूप से होता है, तो कोशिका समूह बनते हैं अनियमित आकार(चित्र 1; 1 - 5)।

सिलेंडर के आकार का (रॉड के आकार का) प्रोकैरियोट्स कोशिका की लंबाई से लेकर कोशिका व्यास के अनुपात में बहुत भिन्न होते हैं।

सर्पिल के आकार के प्रोकैरियोट्स की विशेषता है अलग संख्याकॉइल: स्पिरिला में - एक से कई कॉइल तक, वाइब्रियो घुमावदार छड़ियों की तरह दिखते हैं, ताकि उन्हें एक सर्पिल के अधूरे कॉइल के रूप में माना जा सके (चित्र 1; 6 - 8)।

पीछे हाल तकप्रोकैरियोट्स के बीच, ऐसे जीव पाए गए हैं जो ऊपर वर्णित मुख्य रूपों से भिन्न हैं। विकास के चरण के आधार पर कुछ बैक्टीरिया एक अंगूठी के रूप में बंद या खुले होते हैं (चित्र 1; 9)।

प्रोकैरियोट्स में, जो मुख्य रूप से नवोदित द्वारा पुन: उत्पन्न होते हैं, सेल आउटग्रोथ (प्रोस्टेक) के गठन का वर्णन किया गया है, जिसकी संख्या 1 से 8 या अधिक (चित्र 1; 10) से भिन्न हो सकती है।

बैक्टीरिया वर्म के आकार का और एक हेक्सागोनल स्टार जैसा दिखने वाला प्राकृतिक सबस्ट्रेट्स (चित्र 1; 11, 12) से अलग किया गया था।

कुछ प्रजातियों की विशेषता कमजोर या काफी अच्छी तरह से परिभाषित शाखाएं हैं (चित्र 1; 13)।

प्रोकैरियोट्स का वर्णन किया गया है कि उनकी रूपात्मक परिवर्तनशीलता है, स्थितियों के आधार पर, छड़, कोक्सी के रूप में, या कमजोर शाखाओं को दिखाते हुए।

बहुकोशिकीय प्रोकैरियोट्स का रूप भी विविध है: ये विभिन्न विन्यासों के समूह हैं, अधिक बार - थ्रेड्स (चित्र। 1; 14 - 16)। मोलिकता जीवाणु कोशिकाएंफ्लैगेल्ला दें, जिनकी कोशिका की सतह पर एक अलग स्थान है (चित्र 1; 8, 15, 17, 18), साथ ही साथ अलग-अलग बाह्य पदार्थों की रिहाई रासायनिक प्रकृति(चित्र 1; 19 - 22)।

संरचना, रासायनिक संरचनाऔर प्रोकैरियोटिक कोशिका के घटकों के कार्य

प्रोकैरियोटिक कोशिका में इसके अतिसंरचनात्मक और दोनों से संबंधित कई मूलभूत विशेषताएं हैं रासायनिक संगठन(अंक 2)। सीपीएम (कोशिका दीवार, कैप्सूल, श्लेष्म झिल्ली, फ्लैगेल्ला, विली) के बाहर स्थित संरचनाएं आमतौर पर सतह संरचनाएं कहलाती हैं। शब्द " कोशिका भित्ति"अक्सर स्थित सभी परतों को निरूपित करता है बाहरसीपीएम (कोशिका दीवार, कैप्सूल, श्लेष्मा झिल्ली) से। साइटोप्लाज्म के साथ सीपीएम को प्रोटोप्लास्ट कहा जाता है। आइए पहले हम सतही कोशिका संरचनाओं की संरचना, रासायनिक संघटन और कार्यों पर विचार करें।

एक प्रोकैरियोटिक कोशिका की समग्र छवि

ए - सतह सेलुलर संरचनाएं और बाह्य संरचनाएं: 1 - सेल दीवार; 2 - कैप्सूल; 3 - श्लेष्म स्राव; 4 - मामला; 5 - कशाभिका; 6 - विली; बी - साइटोप्लाज्मिक सेल संरचनाएं: 7 - सीपीएम; 8 - न्यूक्लियॉइड; 9 - राइबोसोम; 10 - साइटोप्लाज्म; 11 - क्रोमैटोफोरस; 12 - क्लोरोसोम; 13 - लैमेलर थायलाकोइड्स; 14 - फाइकोबिलिसोम; 15 - ट्यूबलर थायलाकोइड्स; 16 - मेसोसोम; 17 - एरोसोम्स (गैस रिक्तिकाएं); 18 - लैमेलर संरचनाएं; बी - आरक्षित पदार्थ: 19 - पॉलीसेकेराइड ग्रैन्यूल; 20 - पॉली-बी-हाइड्रॉक्सीब्यूट्रिक एसिड के दाने; 21 - पॉलीफॉस्फेट दाने; 22 - सायनोफाइसिन दाने; 23 - कार्बोक्सीसोम (पॉलीहेड्रल बॉडीज); 24 - सल्फर समावेशन; 25 - वसा की बूंदें; 26 - हाइड्रोकार्बन कणिकाएँ (श्लेगल के अनुसार, 1972)।

कोशिका भित्ति

कोशिका भित्ति विशाल बहुसंख्यक प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण और अनिवार्य संरचनात्मक तत्व है, जो कैप्सूल या श्लेष्मा झिल्ली के नीचे स्थित होती है या सीधे पर्यावरण के संपर्क में होती है (उन कोशिकाओं में जिनमें कोशिका झिल्ली की ये परतें नहीं होती हैं)।

कोशिका भित्ति कोशिका के शुष्क पदार्थ का 5 से 50% हिस्सा बनाती है। कोशिका भित्ति प्रोटोप्लास्ट और के बीच एक यांत्रिक बाधा के रूप में कार्य करती है बाहरी वातावरणऔर कोशिकाओं को उनमें निहित एक निश्चित आकार देता है। कोशिका में लवण की सांद्रता आमतौर पर की तुलना में बहुत अधिक होती है पर्यावरण, और इसलिए उनके बीच आसमाटिक दबाव में बड़ा अंतर है। कोशिका भित्ति विशुद्ध रूप से यांत्रिक रूप से कोशिका को अतिरिक्त पानी के प्रवेश से बचाती है।

संरचना और रासायनिक संरचना के संदर्भ में, प्रोकैरियोट्स की कोशिका भित्ति यूकेरियोटिक जीवों से तेजी से भिन्न होती है। इसमें विशिष्ट बहुलक परिसर होते हैं जो अन्य में नहीं पाए जाते हैं कोशिका संरचनाएं. कोशिका भित्ति की रासायनिक संरचना और संरचना स्थिर होती है एक निश्चित प्रकारऔर एक महत्वपूर्ण निदान सुविधा हैं।

कोशिका भित्ति की संरचना के आधार पर, यूबैक्टीरिया से संबंधित प्रोकैरियोट्स को दो भागों में विभाजित किया जाता है बड़े समूह. यह पाया गया है कि यदि स्थिर यूबैक्टीरिया कोशिकाओं को पहले क्रिस्टल वायलेट और फिर आयोडीन के साथ उपचारित किया जाता है, तो एक रंगीन परिसर बनता है।

शराब के बाद के उपचार के दौरान, कोशिका भित्ति की संरचना के आधार पर, परिसर का भाग्य अलग होता है। तथाकथित ग्राम-पॉजिटिव प्रजातियों में, यह कॉम्प्लेक्स सेल द्वारा बनाए रखा जाता है, और बाद वाला रंगीन रहता है; ग्राम-नेगेटिव प्रजातियों में, इसके विपरीत, रंगीन कॉम्प्लेक्स कोशिकाओं से बाहर धोया जाता है, और वे फीके पड़ जाते हैं। कुछ यूबैक्टीरिया में सकारात्मक प्रतिक्रियाजब ऊपर वर्णित विधि द्वारा अभिरंजित किया जाता है, तो यह केवल उन कोशिकाओं की विशेषता होती है जो सक्रिय वृद्धि के चरण में होती हैं। यह पाया गया कि प्रोटोप्लास्ट पर रंगीन कॉम्प्लेक्स बनता है, लेकिन सेल द्वारा इसकी अवधारण या शराब के साथ बाद के उपचार के दौरान इससे लीचिंग सेल की दीवार की संरचनात्मक विशेषताओं द्वारा निर्धारित की जाती है।

ग्राम-पॉजिटिव (ए) और ग्राम-नेगेटिव (बी) यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति

1 - कोशिकाद्रव्य की झिल्ली; 2 - पेप्टिडोग्लाइकन; 3 - पेरिप्लास्मिक स्पेस; 4 - बाहरी झिल्ली: 5 - साइटोप्लाज्म, जिसके केंद्र में डीएनए स्थित है।

ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति रासायनिक संरचना और अल्ट्रास्ट्रक्चर (चित्र 3) दोनों में तेजी से भिन्न होती है।

यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में सात होते हैं विभिन्न समूह रासायनिक पदार्थ, जबकि पेप्टिडोग्लाइकन केवल में मौजूद होता है कोशिका भित्ति. ग्राम-पॉजिटिव 1 यूबैक्टेरिया में, यह ग्राम-नेगेटिव में सेल वॉल पदार्थ (40 से 90% तक) का बड़ा हिस्सा बनाता है - पेप्टिडोग्लाइकन की सामग्री बहुत कम (1-10%) होती है। सायनोबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति, ग्राम-नकारात्मक यूबैक्टेरिया के समान, इस विषमबहुलक के 20 से 50% तक होती है।

यह विधि पहली बार 1884 में डेनिश वैज्ञानिक सी. ग्राम द्वारा प्रस्तावित की गई थी, जो कपड़ों को रंगने में शामिल थे। बाद में इसका उपयोग बैक्टीरिया के लिए किया गया।

अंतर्गत इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति एक सजातीय इलेक्ट्रॉन-सघन परत की तरह दिखती है, जिसकी मोटाई अलग-अलग होती है अलग - अलग प्रकार 20 से 80 एनएम तक।

ग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया में एक बहुस्तरीय कोशिका भित्ति होती है। लगभग 2-3 एनएम मोटी आंतरिक इलेक्ट्रॉन-सघन परत में पेप्टिडोग्लाइकेन होते हैं। बाहर, एक नियम के रूप में, एक लहराती परत (8-10 एनएम) इसके साथ जुड़ती है, जिसमें एक विशिष्ट संरचना होती है: इलेक्ट्रॉन-पारदर्शी अंतराल द्वारा अलग किए गए दो इलेक्ट्रॉन-घने बैंड। यह प्रकार प्राथमिक झिल्लियों के लिए विशिष्ट है। इसलिए, ग्राम-नकारात्मक यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति के तीन-लूप बाहरी घटक को कहा जाता है बाहरी झिल्ली.

यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति की पेप्टिडोग्लाइकन दोहराई जाने वाली इकाई की संरचना

1, 2 - अणु के ग्लाइकेन रीढ़ की पोलीमराइज़ेशन की साइटें; 3 - ग्राम-पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में टेइकोइक एसिड अणु के फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड का उपयोग करके लगाव का स्थान; 4, 5 - वे स्थान जहाँ पेप्टाइड बॉन्ड की मदद से ग्लाइकेन चेन के बीच का बंधन होता है; 6 - ग्राम-नकारात्मक यूबैक्टीरिया में बाहरी झिल्ली के लिपोप्रोटीन के साथ सहसंयोजक बंधन (पेप्टाइड बंधन) का स्थान; 7 - लाइसोजाइम की क्रिया का स्थल।

ग्राम-नकारात्मक प्रजातियों की कोशिका भित्ति के विपरीत, ग्राम-पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति CPM का कसकर पालन करती है, जिसके घटक (पेप्टिडोग्लाइकन परत और बाहरी झिल्ली) एक इलेक्ट्रॉन-पारदर्शी अंतराल द्वारा अलग किए जाते हैं और स्पष्ट रूप से एक समान रूप से अलग होते हैं। सीपीएम से रास्ता। साइटोप्लाज्मिक और बाहरी झिल्लियों के बीच के स्थान को पेरिप्लास्मिक कहा जाता है। यह, जैसा कि यूबैक्टीरिया के दोनों समूहों की कोशिका भित्ति की संरचना से देखा जा सकता है, केवल ग्राम-नकारात्मक रूपों की विशेषता है।

ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति। ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति का बड़ा हिस्सा एक विशिष्ट हेटरोपॉलीमर - पेप्टिडोग्लाइकन है। अणु की पॉलीसेकेराइड रीढ़ एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन और एन-एसिटाइलमुरामिक एसिड के वैकल्पिक अवशेषों से निर्मित होती है, जो बी-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड (चित्र 4) के माध्यम से परस्पर जुड़ी होती है।

एक छोटी पेप्टाइड पूंछ एन-एसिटाइलमुरैमिक एसिड से जुड़ी होती है, जिसमें एक छोटी संख्या (आमतौर पर 4-5) अमीनो एसिड होती है। ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया में 100 से अधिक विभिन्न प्रकार के पेप्टिडोग्लाइकन पाए गए हैं। अधिकांश अंतर इसके अणु के पेप्टाइड भाग से संबंधित हैं।

पेप्टाइड पूंछ की दो विशेषताएं ध्यान देने योग्य हैं: डी-फॉर्म (गैर-प्राकृतिक विन्यास) में अमीनो एसिड की उपस्थिति और उच्च सामग्रीदो अमीनो समूहों के साथ अमीनो एसिड। पेप्टिडोग्लाइकन के स्थानिक संगठन के लिए यह मूलभूत महत्व है। इन अमीनो एसिड के दोनों अमीनो समूह पेप्टाइड बॉन्ड के निर्माण में भाग ले सकते हैं, और दूसरे अमीनो समूह हेटरोपॉलीमर चेन के बीच अतिरिक्त पेप्टाइड बॉन्ड के निर्माण में भाग ले सकते हैं।

पेप्टाइड विषमबहुलक श्रृंखलाओं के बीच पुल बनाता है

डी - एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन; एम - एन-एसिटाइलमुरामिक एसिड; अला - अलैनिन; ग्लू - ग्लुटामिक एसिड; लिस - लाइसिन; डीएपी - डायमिनोपिमेलिक एसिड; ग्लाइ - ग्लाइसिन; तीर पेनिसिलिन की क्रिया के स्थल को इंगित करता है।

ज्यादातर मामलों में, एक टेट्रापेप्टाइड के डी-अलैनिन का कार्बोक्सिल समूह और दूसरे के डायमिनो एसिड का मुक्त अमीनो समूह पेप्टाइड बॉन्ड (चित्र 5, ए) के निर्माण में भाग लेता है। कभी-कभी विभिन्न ग्लाइकेन श्रृंखलाओं के टेट्रापेप्टाइड्स के बीच संबंध अन्य अमीनो एसिड (चित्र 5 बी) की मदद से किया जाता है। यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि इस पद्धति से कई विषमलैंगिक श्रृंखलाओं को "एक साथ सिला" जा सकता है। "क्रॉसलिंक्स" की आवृत्ति अलग है, क्योंकि सभी पेप्टाइड पूंछ इंटरचैन बांड के गठन में शामिल नहीं हैं। कुछ दूसरों के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं रासायनिक अणु, जो कोशिका भित्ति का हिस्सा हैं, और अंत में, कुछ टेट्रापेप्टाइड पूंछ मुक्त अवस्था में हैं।

ग्राम-पॉजिटिव यूबैक्टीरिया प्रोटोप्लास्ट के आसपास का पेप्टिडोग्लाइकन अनिवार्य रूप से ग्लाइकोसिडिक और पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा क्रॉस-लिंक्ड एक विशाल अणु है। यह उत्तरार्द्ध है जो इसे त्रि-आयामी स्थानिक संगठन प्रदान करता है।

पेप्टिडोग्लाइकन के अलावा, ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में एक और अनोखा वर्ग शामिल है रासायनिक यौगिक- टेकोइक एसिड, जो रिबिटोल (पेंटाहाइड्रिक अल्कोहल) या ग्लिसरॉल (ट्राइहाइड्रिक अल्कोहल) के आधार पर निर्मित पॉलिमर हैं, जिनके अवशेष फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड (चित्र 6) द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं। शराब के अणुओं में कुछ मुक्त हाइड्रॉक्सिल समूहों को डी-अलैनिन, ग्लूकोज, एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन और कुछ अन्य चीनी अवशेषों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

टेकोइक एसिड सहसंयोजक रूप से एन-एसिटाइलमुरामिक एसिड के साथ संयोजन कर सकते हैं (चित्र 4 देखें)। चूंकि वे लंबे रैखिक अणु होते हैं, इसलिए वे कोशिका भित्ति की बाहरी सतह तक पहुँचते हुए, संपूर्ण पेप्टिडोग्लाइकन परत में प्रवेश कर सकते हैं। इस मामले में, वे शायद ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया के मुख्य प्रतिजन हैं। फॉस्फोरिक एसिड के शेष मुक्त हाइड्रॉक्सिल्स टेइकोइक एसिड को पॉलीअनियन के गुण देते हैं। कैसे टेइकोइक एसिड पॉलीअनियन एक सेल के सतह चार्ज को निर्धारित करते हैं। टेकोइक एसिड के चीनी घटक कुछ बैक्टीरियोफेज के रिसेप्टर्स का हिस्सा हैं और सेल की सतह पर फेज सोखने की संभावना निर्धारित करते हैं।

संरचनात्मक सूत्रग्लिसरीनटेइकोइक एसिड

इसमें डी-अलैनिन और एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन के वैकल्पिक अवशेष शामिल हैं (रोज़, 1971 के अनुसार)।

ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में छोटी मात्रा में पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन और लिपिड भी पाए गए। पॉलीसेकेराइड और लिपिड के लिए, प्रोटीन के विपरीत, कोशिका भित्ति के मैक्रोमोलेक्युलस के लिए सहसंयोजक बंधन की संभावना दिखाई गई है, जो (उन प्रजातियों में जहां वे मौजूद हैं) इसकी बाहरी सतह पर एक अलग परत बनाते हैं।

इस प्रकार, ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति के मुख्य घटक तीन प्रकार के मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं: पेप्टिडोग्लाइकेन्स, टेइकोइक एसिड और पॉलीसेकेराइड, जो सहसंयोजक बंधों के माध्यम से बनते हैं। जटिल संरचनाअत्यधिक आदेशित स्थानिक संगठन के साथ।

बैसिलस सबटिलिस जैसे बेसिली की कोशिका भित्ति लगभग 40 पेप्टिडोग्लाइकन अणु मोटी होती है। सामान्य तौर पर, ग्राम-पॉजिटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति को स्पंजी संरचना के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है, जिसमें छिद्र लगभग 1-6 एनएम व्यास के होते हैं। ऐसी कोशिका भित्ति से अणुओं के गुजरने की संभावना इसके आवेश और छिद्र के आकार से निर्धारित होती है।

ग्राम-नकारात्मक यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति। ग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया में, ग्राम-पॉजिटिव वाले की तुलना में कोशिका भित्ति की संरचना बहुत अधिक जटिल होती है (चित्र 3 देखें)। इसमें बहुत अधिक संख्या में विभिन्न मैक्रोमोलेक्यूल्स होते हैं रासायनिक प्रकार(तालिका 1 देखें)।

तालिका 1/3

ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति की रासायनिक संरचना (रोज़, 1971 के अनुसार; फ्रीर और साल्टन, 1971)

पदनाम: (–) - अनुपस्थित, (+) - उपस्थित, (±) - सभी प्रजातियों में मौजूद नहीं

पेप्टिडोग्लाइकन कोशिका भित्ति की केवल आंतरिक परत बनाता है, जो सीपीएम से सटे हुए हैं। विभिन्न प्रकार के ग्राम-नकारात्मक यूबैक्टीरिया के लिए, इस विषमबहुलक की सामग्री व्यापक रूप से भिन्न होती है। अधिकांश प्रजातियों में, यह एक या दो-परत संरचना बनाता है, जो विषमबहुलक श्रृंखलाओं (चित्र 7) के बीच बहुत दुर्लभ क्रॉस-लिंक की विशेषता है।

एकल परत पेप्टिडोग्लाइकन संरचना

रेखाएँ बारी-बारी से एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन (जी) और एन-एसिटाइलमुरैमिक एसिड (एम) अवशेषों को बी-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जोड़कर बनाई गई हेटरोपॉलीमर श्रृंखलाओं का संकेत देती हैं। वृत्त पेप्टाइड पूंछ के अमीनो एसिड का संकेत देते हैं।

रासायनिक संरचनाग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया का पेप्टिडोग्लाइकन मूल रूप से ग्राम पॉजिटिव यूबैक्टेरिया के एक विशिष्ट पेप्टिडोग्लाइकन की संरचना के समान है (चित्र 4; 5, ए देखें)।

पेप्टिडोग्लाइकन के बाहर कोशिका भित्ति की एक अतिरिक्त परत होती है - बाहरी झिल्ली। इसमें प्राथमिक झिल्लियों, प्रोटीन, लिपोप्रोटीन और लिपोपॉलेसेकेराइड (चित्र 8, ए) के विशिष्ट फॉस्फोलिपिड होते हैं। बाहरी झिल्ली का एक विशिष्ट घटक एक जटिल आणविक संरचना के साथ लिपोपॉलीसेकेराइड है, जो इसकी सतह के लगभग 30-40% हिस्से पर कब्जा कर लेता है और बाहरी परत (चित्र 8, 5) में स्थानीय होता है।

A. ग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया की कोशिका भित्ति:

1 - कोशिकाद्रव्य की झिल्ली; 2 - पेप्टिडोग्लाइकन परत; 3 - पैरीप्लास्मिक स्पेस; 4 - प्रोटीन अणु (हाइड्रोफोबिक भाग छायांकित); 5 - फॉस्फोलिपिड; 6 - लिपोपॉलेसेकेराइड।

बी।लिपोपॉलेसेकेराइड अणु की संरचना:

1 - लिपिड ए; 2 - आंतरिक पॉलीसेकेराइड कोर; 3 - बाहरी पॉलीसेकेराइड कोर; 4 - ओ एंटीजन।

बाहरी झिल्ली प्रोटीन को प्रमुख और मामूली में विभाजित किया जा सकता है। मुख्य प्रोटीन नहीं हैं एक लंबी संख्या विभिन्न प्रकार, लेकिन सभी बाहरी झिल्ली प्रोटीनों का लगभग 80% हिस्सा बनाते हैं। इन प्रोटीनों में से एक कार्य लगभग 1 एनएम के व्यास के साथ झिल्ली में हाइड्रोफिलिक छिद्रों का निर्माण होता है, जिसके माध्यम से 600 - 900 Da 7 (7 Da - dalton, या) के द्रव्यमान वाले अणुओं का गैर-विशिष्ट प्रसार होता है। परमाणु द्रव्यमान की एक इकाई, 1.66033 x 10 -27 किग्रा के बराबर है)।

इसका मतलब है कि शर्करा, अमीनो एसिड, छोटे ओलिगोसेकेराइड और पेप्टाइड ऐसे छिद्रों से गुजर सकते हैं। प्रोटीन जो बाहरी झिल्ली के माध्यम से प्रवेश करते हैं और हाइड्रोफिलिक छिद्र बनाते हैं, पोरिन कहलाते हैं।

बाहरी झिल्ली के छोटे प्रोटीनों का प्रतिनिधित्व बहुत बड़ी संख्या में प्रजातियों द्वारा किया जाता है। उनका मुख्य कार्य परिवहन और रिसेप्टर है। गौण प्रोटीन का एक उदाहरण वे प्रोटीन हैं जो कोशिका में आयरन युक्त यौगिकों के विशिष्ट परिवहन के लिए जिम्मेदार होते हैं।

अधिकांश ग्राम-नेगेटिव यूबैक्टीरिया की विशिष्ट कोशिका भित्ति परतों के अलावा, इस समूह के कुछ प्रतिनिधियों में बाहरी कोशिका झिल्ली के बाहर स्थित विभिन्न इलेक्ट्रॉन घनत्व की अतिरिक्त परतें होती हैं। हालांकि, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि क्या वे कोशिका भित्ति से संबंधित हैं, इसकी बाद की जटिलता का परिणाम है, या क्या वे प्रतिनिधित्व करते हैं संरचनात्मक तत्वबहुपरत आवरण।