המרכיב העיקרי של דופן התא. מבנה תאי חיידק

במיקרוסקופ אלקטרוני של חתכים אולטרה-דקים, הממברנה הציטופלזמית היא קרום תלת-שכבתי (2 שכבות כהות בעובי 2.5 ננומטר מופרדות בשכבת ביניים בהירה). במבנה, הוא דומה לפלזמה של תאי בעלי חיים ומורכב משכבה כפולה של פוספוליפידים עם משטח מוטבע וחלבונים אינטגרליים, כאילו חודרים דרך מבנה הממברנה. עם עודף צמיחה (בהשוואה לצמיחה דופן תא) הממברנה הציטופלזמית יוצרת invaginates - פלישות בצורה של מבני קרום מעוותים מורכבים, הנקראים מזוזומים. מבנים מעוותים פחות מורכבים נקראים ממברנות intracytoplasmic.

ציטופלזמה

הציטופלזמה מורכבת מחלבונים מסיסים, חומצות ריבונוקלאיות, תכלילים ומספר רב של גרגירים קטנים - ריבוזומים, האחראים לסינתזה (תרגום) של חלבונים. לריבוזומים חיידקיים גודל של כ-20 ננומטר ומקדם שיקוע של 70S, בניגוד לריבוזומים 80S המאפיינים תאים איקריוטיים. רנ"א ריבוזומלי (rRNAs) הם אלמנטים משומרים של חיידקים ("השעון המולקולרי" של האבולוציה). rRNA 16S הוא חלק מתת-היחידה הריבוזומלית הקטנה, ו-23S rRNA הוא חלק מתת-היחידה הריבוזומלית הגדולה. המחקר של 16S rRNA הוא הבסיס לשיטתיות של גנים, המאפשר להעריך את מידת הקשר של אורגניזמים.
הציטופלזמה מכילה תכלילים שונים בצורה של גרגירי גליקוגן, פוליסכרידים, חומצה בטא-הידרוקסי-בוטיר ופוליפוספטים (וולוטין). הם חומרי מילואים לצורכי התזונה והאנרגיה של חיידקים. ל-Volutin יש זיקה לצבעים בסיסיים והוא מתגלה בקלות בשיטות צביעה מיוחדות (למשל, Neisser) בצורה של גרגירים מטאכרומטיים. הסידור האופייני של גרגירי וולוטין מתגלה בבצילוס הדיפתריה בצורה של עמודי תאים מוכתמים בעוצמה.

נוקלואיד

נוקלואיד הוא המקבילה לגרעין בחיידקים. הוא ממוקם באזור המרכזי של חיידקים בצורה של DNA דו-גדילי, סגור בטבעת וארוז בחוזקה כמו כדור. לגרעין החיידקים, בניגוד לאאוקריוטים, אין מעטפת גרעין, גרעין וחלבונים בסיסיים (היסטונים). בדרך כלל, תא חיידקי מכיל כרומוזום אחד, המיוצג על ידי מולקולת DNA סגורה בטבעת.
בנוסף לנוקלואיד, המיוצג על ידי כרומוזום אחד, תא החיידק מכיל גורמים חוץ-כרומוזומליים של תורשה - פלסמידים, שהם טבעות סגורות קוולנטיות של DNA.

קפסולה, מיקרוקפסולה, ריר

הקפסולה היא מבנה רירי בעובי של יותר מ-0.2 מיקרון, קשור היטב לדופן התא החיידקי ובעל גבולות חיצוניים מוגדרים בבירור. הקפסולה נראית במריחות טביעה מחומר פתולוגי. IN תרבויות טהורותכמוסת חיידקים נוצרת בתדירות נמוכה יותר. זה מזוהה מתי שיטות מיוחדותצביעה של המריחה (לדוגמה, לפי בורי-ג'ינס), יצירת ניגוד שלילי של חומרי הקפסולה: דיו יוצר רקע כהה סביב הקפסולה. הקפסולה מורכבת מפוליסכרידים (אקסופוליסכרידים), לעיתים מפוליפפטידים, למשל, בבצילוס האנתרקס היא מורכבת מפולימרים של חומצה D-גלוטמית. הקפסולה הידרופילית ומונעת פגוציטוזיס של חיידקים. הקפסולה היא אנטיגני: נוגדנים נגד הקפסולה גורמים להגדלתה (תגובת התנפחות הקפסולה).
חיידקים רבים יוצרים מיקרוקפסולה - יצירה רירית בעובי של פחות מ-0.2 מיקרון, שניתן לזהות רק במיקרוסקופ אלקטרוני. יש להבחין מהקפסולה רירית אקזופוליסכרידים, שאין להם גבולות ברורים. ריר מסיס במים.
אקזופוליסכרידים חיידקיים מעורבים בהדבקה (היצמדות למצעים); הם נקראים גם גליקוקליקס. מלבד סינתזה
אקסופוליסכרידים על ידי חיידקים, קיים מנגנון נוסף להיווצרותם: באמצעות פעולת אנזימים חוץ-תאיים של חיידקים על דו-סוכרים. כתוצאה מכך נוצרים דקסטרנים ולבנים.

פלאגלה

דגלים חיידקיים קובעים את התנועתיות תא חיידקי. פלאגלה הם חוטים דקים, שמקורם בממברנה הציטופלזמית, ארוכים יותר מהתא עצמו. עובי הפגללה הוא 12-20 ננומטר, אורך 3-15 מיקרומטר. הם מורכבים מ-3 חלקים: חוט ספירלה, וו וגוף בסיס המכיל מוט עם דיסקים מיוחדים (זוג דיסקים בחיידקים גרם חיוביים ו-2 זוגות דיסקים בחיידקים גרם שליליים). פלג'לה מחוברים לממברנה הציטופלזמית ולדופן התא על ידי דיסקים. זה יוצר את האפקט של מנוע חשמלי עם מוט מנוע המסובב את הדגל. Flagella מורכב מחלבון - flagellin (מ flagellum - flagellum); הוא אנטיגן H. יחידות משנה של Flagellin מעוותות בספירלה.
מספר הדגלים בחיידקים סוגים שוניםמשתנה מאחד (מונוטריך) ב-Vibrio cholerae לעשרות ומאות של דגלים המשתרעים לאורך היקף החיידק (פריטריך) ב coli, פרוטיאה וכו'. ללופוטריך יש צרור של דגלים בקצה אחד של התא. ל- Amphitrichy יש דגלון אחד או צרור דגלים בקצוות מנוגדים של התא.

שתה

Pili (fimbriae, villi) הן תצורות דמויות חוט, דקות וקצרות יותר (3-10 ננומטר על 0.3-10 מיקרומטר) מהדגלים. Pili משתרע משטח התא ומורכב מחלבון פילין, בעל פעילות אנטיגני. ישנם פילי האחראים על הידבקות, כלומר, על הצמדת חיידקים לתא הפגוע, וכן פילי האחראים על תזונה, חילוף חומרים של מים-מלח ועל מיני (F-pili), או פילי צימוד. פילי הם רבים - כמה מאות לתא. עם זאת, יש בדרך כלל 1-3 פילי מין לכל תא: הם נוצרים על ידי מה שנקרא תאי תורם "זכריים" המכילים פלסמידים הניתנים להעברה (F-, R-, Col-plasmids). תכונה ייחודיתפילי איברי המין היא האינטראקציה עם בקטריופאג'ים כדוריים "זכריים" מיוחדים, אשר נספגים באופן אינטנסיבי על הפילי איברי המין.

מַחֲלוֹקֶת

נבגים הם צורה מוזרה של חיידקים חריפים במנוחה, כלומר. בַּקטֶרִיָה
עם סוג גרם חיובי של מבנה דופן התא. מחלוקות נוצרות מתי תנאים נוחיםקיומם של חיידקים (ייבוש, מחסור בתזונה ועוד.. נוצר נבג אחד (אנדוספור) בתוך תא החיידק. היווצרות הנבגים תורמת לשימור המין ואינה שיטת רבייהכמו פטריות. חיידקים היוצרים נבגים סוג Bacillusיש נבגים שלא עולים על קוטר התא. חיידקים שבהם גודל הנבג עולה על קוטר התא נקראים קלוסטרידיה, למשל, חיידקים מהסוג קלוסטרידיום (lat. Clostridium - ציר). הנבגים עמידים לחומצה, לכן הם נצבעים באדום בשיטת Aujeszky או בשיטת Ziehl-Neelsen, והתא הווגטטיבי נצבע בכחול.

צורת הנבגים יכולה להיות אליפסה, כדורית; מיקום ב תא מסוף, כלומר בקצה המקל (עבור הגורם הסיבתי של טטנוס), תת-טרמינלי - קרוב יותר לקצה המקל (עבור הגורם הסיבתי של בוטולינום, נמק גז) ומרכזי (בחיידק האנתרקס). הנבג נמשך זמן רב עקב נוכחות של מעטפת רב שכבתית, סידן דיפיקולינאט, תוכן נמוךמים ותהליכים מטבוליים איטיים. בתנאים נוחים, נבגים נובטים, עוברים שלושה שלבים רצופים: הפעלה, התחלה, נביטה.

תא חיידק הוא אורגניזם חי מן המניין. להבין איך הארגון עובד תהליכים מטבולייםבו, אתה צריך לדעת כימיה.

תרכובת כימיתתא החיידק לבניית חלבונים, פחמימות ושומנים כולל את היסודות הבאים: חנקן, מימן, חמצן, פחמן. אם ניקח את היחס הכמותי, אז אחוז המים מגיע ל-85, והחומר היבש, המורכב מחלבונים, תרכובות מינרלים, שומנים, פחמימות, חומצות אמינו, מהווה את האחוז הנותר.

מורפולוגיה של דופן התא

דופן התא היא השכבה החיצונית שמגינה על התא מפני השפעות חיצוניותונותנת אותו צורה קבועה, למשל, מוטות עגולים או בצורת ויבריו. דופן התא ממלאת תפקיד של שלד. הוא צפוף כמו קליפת הצמח, שלא כמו החיה קרום תאשהוא רך. בתוך התא עצמו הלחץ גדול פי כמה מהלחץ האטמוספרי, ואלמלא שלו קליפה צפופה, אז זה היה נקרע לגזרים. עובי הדופן נע בין 0.01 ל-0.04 מיקרון ועומד בממוצע על 10-50% מהמסה הכוללת.

רָאשִׁי מרכיב כימיכל המינים שנחקרו בעבר מכילים murein. הוא מורכב מסוכרי אמינו וחומצות אמינו.

בהתאם לאופן שבו הם מגיבים לצביעת גראם, מיקרואורגניזמים מחולקים לגרם חיובי וגרם שלילי. במינים חיוביים לגרם ניתן להכתים את הקיר בצבעי אנילין ולאחר טיפול ביוד ואלכוהול שומר על צבעו. גראם שלילי הופכים חסרי צבע לאחר תגובה עם אלכוהול. במינים גרם חיוביים וגרם שליליים, ההרכב הכימי של תא החיידק שונה.

הקיר של צורות גרם חיוביות מכיל מוקופפטידים, פוליסכרידים וחומצות טייכואיות.

דופן התא של חיידקים גרם שליליים מורכבת מעט יותר בהרכב הכימי שלה. יש לזה תוכן נהדרשומנים, אשר נוצרים יחד עם חלבונים וסוכרים קשרים מורכבים: ליפופוליסכרידים וליפופרוטאינים. דפנות התא של חיידקים גרם שליליים מכילים פחות מוראין, אך במבנה הקיר עצמו יש יותר מבנה מורכבמאשר אלה של גרם חיוביים.

הוא מורכב מכמה שכבות:

• פנימי, המורכב מ-murein;
• מאחוריו שכבה המורכבת מחלבונים;
• אחרי זה יש שכבה של ליפופוליסכרידים;
• חיצוני, המורכב מליפופרוטאינים.

דופן התא מאפשרת כניסה חומרים נחוצים, יוצאים מזה חומרי פסולת.

כּמוּסָה

לרוב החיידקים יש קפסולה מעל דופן התא, שאינה מרכיב חיוני. החתך של הקפסולה יכול להיות מספר פעמים יותר גדליםהתא עצמו. למיקרוקפסולה מבנה דק במיוחד; ניתן לראות אותה רק עם הגדלה טובה. לרוב, קפסולה נוצרת כאשר נוצרים תנאי חיים לא נוחים. הקפסולה מבצעת פונקציות הגנה. הוא מגן על התא מפני התייבשות ומעורב ישירות בחילוף החומרים במים. ההרכב כולל בעיקר פוליסכרידים. לפעמים הקפסולה עשויה להכיל סיבים, פוליפפטידים וגליקופרוטאין.

מורפולוגיה ציטופלזמית

כל האברונים הפנימיים ממוקמים בתווך נוזלי ─ ציטופלזמה. יש לה מבנה מורכב, שהתאפשר ללמוד רק עם הופעת מיקרוסקופים רבי עוצמה. השכבה החיצונית של הציטופלזמה נקראת קרום הציטופלזמה. דרך הממברנה, חומרים נחוצים נכנסים ומוצרי פסולת יוצאים מהתא. חומרים נחוצים חודרים דרך הממברנה הודות לקומפלקס תהליכים ביוכימיים. בממברנה, ארגון האנזימים מסודר, המאפשר לממברנה לבצע פונקציות בקרה, המונע מאנזימים מסוימים להרוס אחרים. ההרכב הכימי של הממברנה מורכב מליפופרוטאינים. הממברנה עמידה מאוד, ובעזרתה התא יכול לחיות זמן מה ללא ממברנה. בחתכים דקים במיקרוסקופ, ניכר בבירור שמבנה הממברנה מורכב משכבת ​​שומנים, הנמצאת בין שכבות חלבונים.

ריבוזומים

בציטופלזמה ישנם חלקיקים המבצעים סינתזת חלבון, ─ אלו הם ריבוזומים. הרכבם כולל מולקולות חלבון ו-RNA. מספר הריבוזומים יכול להיות יותר מאלף. במיקרואורגניזמים רבים, הריבוזומים נמצאים במצב חופשי בתוך הציטופלזמה, אך ישנם מינים שבהם הריבוזומים קשורים לממברנה.

ישנם גם תכלילים זמניים בתוך הציטופלזמה, המהווים אפשרות גיבוי ונוצרים כאשר מתרחשים תנאים לא נוחים. תכלילים כאלה משרתים מקור נוסףמילוי פחמן.

לסוגים רבים של מיקרואורגניזמים יש גרגירים בציטופלזמה, שהרכבם הכימי כולל עמילן או פוליסכרידים; ניתן למצוא גם טיפות שומן. לדוגמה, וולוטין נפוץ למדי הכללה סלולרית. הגרגירים שלו מורכבים מפולימטפוספט. בדרך כלל, חיידקים צוברים וולוטין במקורות מזון שאינם רגילים עבורם, למשל, היכן שאין גופרית. הסביבה הנוזלית של הציטופלזמה מכילה:

• חלבונים;
• פיגמנטים;
• סהרה;
• אנזימים;
• חומצות אמינו.

פלאגלה

פלאג'לה הם אברונים נוספים של חיידקים ומשמשים לתנועת תאים. לא לכל המיקרואורגניזמים יש דגלים. פלאג'לה מחוברים ממברנה ציטופלזמיתבאמצעות זוג דיסקים. מספר הדגלים יכול להשתנות: מזוג הממוקם בקצה אחד ועד לדגלים הממוקמים על פני השטח כולו. אורכה של דגמי חיידקים יכול להיות גדול פי כמה מאורך התא עצמו. ההרכב הכימי של הפלגלה מיוצג על ידי חומר החלבון פלגלין.

מַחֲלוֹקֶת

אם כימיקל שלילי או השפעות פיזיותחיידקים מייצרים נבגים, בניגוד לפטריות, הדורשות נבגים כדי להתרבות. כדי לזהות נבגי חיידקים, נעשה שימוש בשיטת Ozheshko. זה מאפשר לך לזהות נבגים עקב נוכחות של נבגים בקליפה מלח סידן. גודל נבגים חיידקים שוניםשונים, וזה חשוב כאשר מבדילים אותם. מעגל החייםהמחלוקת כוללת את השלבים הבאים:

• מֵכִין;
• שלב פרנספור;
• יצירת מעטפת;
• שלב של התבגרות נבגים;
• שלב רגוע.

נבגי חיידקים משתנים בצורתם. הם יכולים להיות עגולים, סגלגלים, עם קשיחים. כשמסתכלים במיקרוסקופ, ברור שלנבגים, כמו החלבון המיובש, יש מקדם שבירה גבוה של אור.

המבנה של נבג בוגר מורכב מהשכבות הבאות:

• מרכזי (ספורופלזמה). השכבה המרכזית של הנבגים כוללת ציטופלזמה, מערכות סינתזת חלבונים וכרומוזומים.
• CPM, המורכב משתי שכבות. החלל בין שתי שכבות הנבגים מלא בפולימרים גליקופפטידים. הם רגישים מאוד לליזוזים.
• מעיל הנבגים מורכב בעיקר מחלבון. זה חלבונים המספקים עמידות גבוהה של נבגים תנאים לא נוחים. הודות להם, נבגים יכולים להמתין מאות שנים. תנאים הכרחייםלנביטה.

הבדלים בין וירוסים לחיידקים

לימוד הכרחי לזיהוי שלהם, טיפוח צורות חדשות, שיטות השגת אנרגיה וחקר האינטראקציה של מיקרואורגניזם עם הסביבה המקיפה אותו.