1. Anatomija bakterijske celice. Površinske strukture bakterij. Bakterijska kapsula. Organizacija kapsul. Barvanje bakterijskih kapsul. Sestava kapsul. Antigenske lastnosti kapsul.
2. Flagella bakterij. Lokacija flagele. Peritrichs. Monotrichs. Politrihi. Lophotrichous. Amfitrihi. Pojav rojenja. Diagnoza motilitete bakterij.
3. Mikrovili bakterij. fimbrije bakterij. F-pijane (spolno pijane) bakterije. Celična stena bakterij. Glikokaliks.
4. Celična stena bakterij. Funkcije celične stene. Zgradba bakterijske celične stene. Peptidoglikan. Torba za murine. Struktura peptidoglikana (mureina)
5. Gramnegativne bakterije. Celična stena gramnegativnih bakterij. Struktura celične stene gramnegativnih bakterij.
6. Gram-pozitivne bakterije. Celična stena gram-pozitivnih bakterij. Struktura celične stene gram-pozitivnih bakterij. Bakterijski avtolizini. Sferoplasti. Protoplasti.
7. Citoplazemska membrana (CPM) bakterij. Sestava citoplazemske membrane bakterij. Transportni sistemi. Mezosomi. periplazemski prostor.
9. Fiziologija bakterij. Prehrana bakterij. Vrsta hranjenja bakterij. holozoik. Holofiti. voda Pomen vode za bakterije.
10. Spojine, ki jih prebavi bakterijska celica. Poti vstopa snovi v bakterijsko celico. Pasivni prenos. Difuzija.
Citoplazma bakterij je koloidna matrika, ki služi za izvajanje vitalnih funkcij. citoplazma večina bakterij vsebuje DNK, ribosome in shranjevalne granule; preostali prostor zavzema koloidna faza. Njegove glavne sestavine so topni encimi in topna RNA (mRNA in tRNA). V bakterijah ni različnih organelov, značilnih za evkariontske celice, njihove funkcije pa opravlja bakterijski CPM, ki ločuje citoplazmo od celične stene. Velika večina bakterij citoplazma razmeroma nepremični, vendar imajo vrste Streptococcus, Proteus, Clostridium posebne tubule - rapidosome, podobne mikrotubulom protozojev.
bakterijski genom
Bakterijske celice nimajo jedrske membrane, DNK je skoncentrirana v citoplazma v obliki žoge. Ker se v evkariontskih celicah DNK običajno nahaja v jedro, potem so po analogiji z DNK bakterij imenovali nukleoid[iz lat. jedro, jedro + grč. eidos, podobnost]. Imenuje se tudi genofor, ali bakterijski kromosom. Genofor bakterije predstavlja dvojna vijačna, krožna, kovalentno zaprta superzvita molekula DNA. Predstavlja 2-3% suhe mase celice (več kot 10% prostornine). Genofor ne vsebuje histonov. Količina genetskih informacij, kodiranih v genofor, se razlikuje glede na vrsto bakterije (na primer, genom Escherichie coli kodira približno 4000 različnih polipeptidov). Bakterije imajo lahko dodatno DNK v obliki vključkov. Te vključitve oz plazmidi, nosijo številne različne gene, ki kodirajo dodatne lastnosti bakterij, vendar informacije, ki jih vsebujejo plazmidi, niso nujno potrebne za bakterijsko celico.
bakterijski ribosom
bakterijski ribosom- kompleksne kroglaste tvorbe, sestavljene iz različnih molekul RNA in z njimi povezanih beljakovin. Celotna tvorba deluje kot mesto za sintezo polipeptidov. Glede na intenzivnost rasti lahko bakterijska celica vsebuje od 5.000 do 50.000 ribosomov. Premer bakterijski ribosomi približno 16-20 nm. Njihova hitrost sedimentacije pri ultracentrifugiranju je 70 S (Swedbergove enote), v evkariontskih celicah pa 80 S. Ribosomi bakterij sestavljena iz dveh podenot s sedimentacijskim koeficientom 50 S in 30 S (pri evkariontih 40 S in 60 S). Združevanje podenot se zgodi pred začetkom prevajanja. Ribosomi prokariontov in evkariontov imajo podobno molekularno strukturo in mehanizme delovanja, razlikujejo pa se poleg velikosti tudi po sestavi proteinov in proteinskih faktorjev. Zaradi teh razlik so evkariontski ribosomi praktično odporni na delovanje antibiotikov, ki blokirajo sintezo beljakovin v bakterijah.
Rezervna zrnca bakterij
Rezervni peleti vsebujejo začasen presežek metabolitov; prisotnost in število zrnc se spreminja glede na vrsto bakterij in njihovo presnovno aktivnost. V obliki zrnc so lahko shranjeni polisaharidi (škrob, glikogen, granuloza), maščobe (trigliceridi, podobni maščobam višjih živali, so shranjeni v kvasovkah rodu Candida), vosek v mikobakterijah in nokardijah; polimeri p-hidroksimaslene kisline (npr. v celicah Bacillus megaterium), polifosfati (volutin) v Spirillum volutans in Corynebacterium diphtheriae, žveplo (v bakterijah, ki oksidirajo sulfid), kristalizirani proteini (npr. za insekte toksičen protoksin pri Bacillus thuringiensis).
Prokariontska celica ima številne temeljne značilnosti, povezane z njeno ultrastrukturno in kemično organizacijo.
Glavna značilnost prokariontske celice je odsotnost jedra, omejeno od citoplazme z dvojno membrano. Dedni material je skoncentriran v bakterijskem kromosomu, običajno predstavljenem kot krožna dvoverižna molekula DNA. Pri nekaterih spirohetah, rodokokih in agrobakterijah so našli kromosome linearnega tipa, pri aktinomicetah pa kromosome »psevdo obroča«. Pri nekaterih vrstah najdemo v celici dva ali celo tri neenake kromosome. Nitasta molekula DNA opravlja funkcijo jedra in se nahaja v osrednjem območju celice, imenovanem " nukleoid". V elektronskem mikroskopu je na delu bakterijske celice to območje videti svetlejše od preostale citoplazme.
Bakterije imajo lahko dodatno molekulo DNA v obliki ekstrakromosomskih elementov ali integrirano v genofor. takšni vključki so označeni z izrazom " plazmidi"(episomalno in integrirano). Za epizomsko DNK je značilna tudi krožna oblika, vendar je velikost episoma manjša od bakterijskega kromosoma.Plazmidi nosijo več različnih genov in pogosto določajo virulentnost bakterij, vendar informacije, ki jih vsebujejo plazmidi, niso nujno potrebne za bakterijska celica.
citoplazmatsko membrano, ki obdaja vsako celico, določa njeno velikost in zagotavlja ohranjanje pomembnih razlik med celično vsebino in okoljem. V bakterijski celici ni membranske mreže - endoplazmatski retikulum, citoplazemska membrana, ki leži pod celično steno in z zunanje strani oklepa protoplast, je edina membrana v celici.
Vendar membrana ni samo mehanska pregrada. Služi tudi kot visoko selektiven filter, ki ohranja razliko v koncentracijah ionov na obeh straneh membrane in omogoča hranilom vstop v celico in odpadnim produktom izstop. Citoplazemska membrana je skupek lipidnih in beljakovinskih molekul. zadržujejo nekovalentne interakcije. V elektronskem mikroskopu so membrane videti kot plošče debeline približno 7 nm z izrazito troslojno strukturo, dvojna plast lipidnih molekul določa strukturne značilnosti membrane, medtem ko so beljakovine odgovorne za večino membranskih funkcij.
V citoplazemski membrani prokariontov so številne invaginacije - invaginacije, ki opravljajo različne funkcije. Lahko vsebujejo encime energetske presnove in s tem opravljajo funkcije mitohondrijev ali so mezosomi in sodelujejo pri delitvi celic. Pokrovi endospore nastanejo iz citoplazemske membrane. Je tudi glavna ovira za prodiranje snovi v celico.
Strukture, ki se nahajajo zunaj citoplazemske membrane - celična stena, kapsula, sluznica, bički, fimbrije, pili, resice - so površinske strukture.
celične stene- pomembna in obvezna strukturna komponenta večine prokariontskih celic (prave bakterije, razen arhebakterij in mikoplazm). Nahaja se pod kapsulo ali sluznico ali (v odsotnosti slednjega) je v stiku z okoljem. Celična stena služi kot mehanska pregrada med protoplastom in zunanjim okoljem in daje celici določeno obliko, ki ji je lastna - togost. Sestava in zgradba celične stene je pomembna sistematska značilnost, po kateri vse prokarionte delimo v naslednje skupine: grampozitivne, gramnegativne in brez celične stene.
Imena teh skupin izhajajo iz sposobnosti ali nezmožnosti različnih bakterij, da se obarvajo po Gramu. Leta 1884 je danski zdravnik K. Gram, ki se je ukvarjal z barvanjem tkiv, predlagal metodo barvanja, ki so jo kasneje uporabili za bakterije. Njegovo bistvo bomo podrobno preučili v laboratorijski lekciji, vendar za zdaj ugotavljamo, da se celične stene gram-pozitivnih in gram-negativnih bakterij močno razlikujejo tako po kemični sestavi kot po ultrastrukturi.
G+ bakterije dobro zadržijo barvni kompleks encijan vijolice z jodom v celici, G - - pa po obdelavi z alkoholom izgubijo barvo.
Ugotovljeno je bilo, da so empirično ugotovljene razlike med obema skupinama bakterij v zvezi z barvanjem po Gramu povezane s številnimi drugimi pomembnimi lastnostmi. Na primer, bakterije G+ se razmnožujejo z binarno cepitvijo zaradi tvorbe prečnega septuma v celici, po Gramu negativne - s tvorbo zožitve. Prvi so občutljivi na penicilin, drugi pa ne. G-bakterije ne tvorijo endospor, nekatere G+ pa jih.
Po strukturi in kemični sestavi se celična stena prokariontov močno razlikuje od celične stene evkariontskih organizmov. Celična stena prokariontov je sestavljena iz več plasti, od katerih je glavna - okvirna - plast, odgovorna za trdnost, tvorjena iz posebne snovi - peptidoglikana. mureina, ki ga sintetizira samo prokariontska celica in ga v drugih organizmih ni. To je zamrežen biopolimer, heteropolisaharid, ki tvori zaprto vrečko, ki popolnoma prekriva zunanjost celice. Murein sestavlja večino celične stene G+ bakterij (40-krat več kot G-). Polisaharidna sestava molekule je zgrajena iz izmenjujočih se ostankov N-acetilglukozamin in N-acetilmuramska kislina med seboj povezani z glikozidnimi vezmi. Mureinska vreča je precej elastična in se lahko pod vplivom zunanjih dejavnikov raztegne in skrči do 4-krat. Zanimivo je, da se je taka biološka struktura, kot je murein, med evolucijo pojavila dvakrat, saj nekatere arheje vsebujejo podoben biopolimer v strukturi, sestavljen iz drugih izhodnih materialov.
Celična stena vsebuje tudi teihojske kisline in polisaharide. Teihojske kisline so polimeri, zgrajeni na osnovi polihidričnih alkoholov (ribitol in glicerol), med seboj povezanih s fosfodiestrskimi vezmi. Menijo, da teihojske kisline dajejo mureinski vrečki določeno stopnjo svobode pri napetosti in stiskanju ter delujejo kot vzmeti v žimnici.
Pri G-evbakterijah je zgradba celične stene veliko bolj zapletena. Vsebuje veliko večje število makromolekul različnih kemičnih tipov. Peptidoglikan tvori le notranjo plast celične stene, ki se ohlapno drži citoplazemske membrane. Zunaj peptidoglikana je dodatna plast celične stene - zunanja membrana, ki je sestavljen iz fosfolipidov, beljakovin, lipoproteinov in lipopolisaharidov. Med citoplazmatsko in zunanjo membrano je edinstvena periplazemski prostor. Zunanja membrana vsebuje porinske beljakovine, ki tvorijo pore. Poleg tega zagotavlja stik celic med seboj, s površino substrata in drži številne zunanje strukturne tvorbe, kot so pili.
pitje- filamentne polimerne organele beljakovinske narave, lokalizirane na površini celic. Označuje vse vrste nebičkovih tvorb na površini celice (fimbrije). Pili delujejo kot akceptorji bakteriofagov. Pomagajo celicam pri sprejemanju in prenosu DNA med konjugacijo in sodelujejo pri gibanju celice. Glavni namen je podpiranje specifičnih pritrdilnih struktur celic.
Celična stena prokariontov mehansko varuje celico pred vplivi okolja, ohranja njeno zunanjo obliko in omogoča obstoj celice v hipotoničnih raztopinah. Prepustnost in transport snovi v celico sta povezana s celično steno.
Pod citoplazmatsko membrano pri bakterijah je citoplazma. To je koloidni sistem, sestavljen iz vode, beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov, mineralnih spojin in drugih snovi, katerih razmerje je odvisno od vrste bakterij in njihove starosti. Citoplazma lahko vsebuje vključke (mezosome, plinske vakuole) in rezervne snovi (β-hidroksibutirat, zrnca glikogena in žvepla, karboksisome, parosporalna telesca). Nekateri vključki preprosto ležijo v citoplazmi, drugi so obdani s tanko membrano (2-4 nm).
Citoplazma prokariontske celice ni podvržena cikličnemu gibanju, kot pri rastlinah, ali kontraktilnim pojavom, kot pri amebi. Bakterijske celice izvajajo gibanje zaradi drugih mehanizmov: bodisi s pomočjo preprosto urejenih flagel, ki se razlikujejo od kompleksnih bičkov evkariontov, aktivno plavajo v tekočem mediju ali drsijo, izločajo sluz in se premikajo po površini gostega substrata. Nekoliko spremenjen tip gibanja opazimo pri spirohetah, ki imajo "aksialni filament".
bakterijske flagele ki se nahajajo na polih ali na različnih straneh celice. Glede na število in lokacijo bičkov ločimo monotrične (en polarni biček), amfitrične (flagele na dveh polih), lofotrične (snop bičkov) in peritrične (bički po celotni površini celice). Flagele so zgrajene drugače. Kot evkarionti (9+2). Bakterije imajo desnosučne bičke, medtem ko imajo arheje levosučne bičke. Biček je sestavljen iz bazalnega telesa, ki vključuje 4 ali 2 obroča, palico, motorne proteine, pa tudi kavelj in filoment (cilinder je sestavljen iz proteina flagellina).Mobilne bakterijske celice se aktivno gibljejo v smeri, ki jo določajo določeni dejavniki. Tako usmerjeno gibanje bakterij imenujemo "taksiji".
mirujoče bakterijske celice so v G+ bakterijah predstavljene z endosporami, v G- s cistami. Bakterijske spore imajo edinstveno odpornost na škodljive učinke. Stabilnost spor je povezana s prisotnostjo posebne plasti v njihovi celični steni - korteks.
Endospore ostanejo sposobne preživetja 500 let, spore aktinomicet do 7500 let, bacili - 25-30 milijonov let (v črevesju čebele v kosu jantarja).
Vrsta tvorbe trosov (bacilarne, klostridijske in plektridijske) pogosto pomaga prepoznati pridelek.
Cista- celica, ki je izgubila svojo gibljivost z zadebeljeno sluznico. Odporen na sušenje in temperaturne skrajnosti. Za ciste je značilno stanje mirovanja z znatno zmanjšano presnovno aktivnostjo. Funkcije: ščitijo pred škodljivimi vplivi okolja, služijo kot način ohranjanja DNK, način prenosa informacij od gostitelja do gostitelja (pri patogenih). Kalitev spodbujajo ugodni zunanji pogoji.
Zunaj so celične stene prokariontov pogosto obdane s sluzasto snovjo. Takšne formacije, odvisno od strukturnih značilnosti, se imenujejo kapsule, sluznice, ovojnice ali vagine(pri nitastih bakterijah). Vsi so rezultat biosinteze organskih polimerov, predvsem polisaharidne narave, s strani prokariontov in njihovega odlaganja okoli celic. Kemična sestava kapsul, ki jih tvorijo bakterije, je praviloma rodovno in vrstno specifična. Kapsule in pokrovi ščitijo celico pred poškodbami, izsušitvijo, ustvarjajo dodatno oviro, služijo kot ovira za prodiranje fagov, ustvarjajo posebno okolje okoli celic, ki zagotavlja določen vodni režim.
Oblika prokariontske celice je zelo raznolika. Obstajajo tri glavne oblike bakterij - sferične ali ovalne - koki, palice (bacili) in spirale.
Cocci so razdeljeni na parne - diplococci, tetracocci, paketni koki oz Sarcinas, ki se nahajajo v nadstropjih, streptokoki- v verigah stafilokoki, ki tvorijo brezoblične grozde, ki spominjajo na grozde.
Med palicami se razlikujejo samski, naključno razporejeni diplobacili, razporejeni v parih in streptobacili- v verigah
Spiralne bakterije delimo v dve skupini - vibrioti in spirohete in spirila z zavoji, ki so enaki enemu ali več obratom vijačnice.
Večcelični prokarionti so nitaste ali črvaste oblike.
Tako so bakterije morfološko razmeroma šibko diferencirane, tako da med njimi ločimo le omejeno število oblik. Takšna zunanja "enotnost" je v presenetljivem kontrastu s skrajno raznolikostjo presnovnih procesov.
Osnovna klasifikacija bakterij
Klasifikacija mikroorganizmov, razvrščenih kot prokarionti, upošteva predvsem praktične vidike in služi prepoznavanju opisanih oblik. Razvrstitev razumemo kot razdelitev enot v skupine višjega reda. Izvaja se v hierarhičnem sistemu. Osnovna enota je čista kultura izoliranih bakterij – »sev«. Sove združujemo v vrste (species), vrste v rodove (genus, mn. genera), rodove pa v družine. Osnova za razvrščanje je ustrezen opis sevov. v skladu s katerimi primerjajo in razlikujejo med obravnavanimi enotami. Ukvarja se z vzpostavljanjem podrejenosti posameznih skupin organizmov taksonomija.
Obstajata dve vrsti klasifikacij: filogenetska "naravna" in umetna. Izgradnja naravne klasifikacije je končni cilj bakterijske taksonomije, ki je združiti sorodne oblike, povezane s skupnim izvorom, in na tej podlagi ustvariti filogenetsko drevo bakterij. Nedvomno bo nekoč to mogoče storiti na podlagi kemijskih značilnosti - kot je zaporedje aminokislin v funkcionalno podobnih proteinih ali zaporedje nukleotidov v ohranjenih nukleinskih kislinah, na primer v ribosomski RNA.
Umetna klasifikacija si postavlja skromnejše cilje. Vsebina je združevanje organizmov v ločene skupine na podlagi njihove podobnosti in se uporablja za identifikacijo in opredelitev organizmov. Umetni sistem je zasnovan tako, da se uporablja kot ključ za določanje. Najbolj popolno delo, v katerem so opisane bakterije, je Bergi Bacteria Definition Manual. Prva izdaja vodnika, ki jo je pripravilo Ameriško združenje za mikrobiologijo, je izšla leta 1928, zadnja - deveta - leta 1994. To je delo v več zvezkih, ki je priznano po vsem svetu, redno ponatisnjeno in ga je pripravila mednarodna ekipa najboljši strokovnjaki za posamezno skupino mikroorganizmov (okoli 300 avtorjev). Deveta ameriška izdaja je bila leta 1997 prevedena v ruščino, zahvaljujoč nesebičnemu delu ruskih mikrobiologov, ki so radi prevedli ustrezna poglavja s svojim časom in znanjem. To je referenca za identifikacijo bakterij, ki je obvezna v vsakem laboratoriju.
Razdelitev bakterij v skupine na podlagi fenotipskih značilnosti (morfologija, fiziologija) je primerna za praktične namene za hitro identifikacijo organizmov. Organizmi so združeni v umetne skupine ali "odseke", ki nimajo taksonomskega statusa in se pogosto imenujejo po svojem najbolj značilnem rodu ali imenu. Burgee Determinant (9. izdaja, 1997) je zgrajen na tem principu.
Koncept "vrste" za bakterije, ki je temelj vsake klasifikacije, še vedno nima jasne definicije. Različni mehanizmi bakterijske variabilnosti povzročajo določeno nestabilnost lastnosti, katerih celota določa določeno vrsto. Zato je v taksonomiji bakterij koncept " možnost". Obstajajo morfološke, biološke, encimske, serološke in številne druge možnosti
V mikrobiologiji se uporabljajo tudi specializirani koncepti in izrazi - " sev" in "klon". Izraz " obremenitev" definira kulturo mikroorganizmov, izoliranih iz določenega specifičnega vira. Klon je kultura mikroorganizmov, pridobljena iz ene matične celice.
Glavne razlike med prokariontsko (bakterijsko) celico in evkariontsko so: odsotnost formaliziranega jedra (tj. jedrske membrane), odsotnost znotrajceličnih membran, nukleolov, Golgijevega kompleksa, lizosomov in mitohondrijev.
Glavne strukture bakterijske celice so:
Nukleoid - je dedni (genetski) material bakterijske celice, ki ga predstavlja 1 molekula DNA, sklenjena v obroč in superzvita (zvita v ohlapno klobčič). Dolžina DNK je približno 1 mm. Količina informacij je približno 1000 genov (lastnosti). Nukleoid ni ločen od citoplazme z membrano.
Citoplazma je koloid, tj. vodna raztopina beljakovin, ogljikovih hidratov. Lipidi, minerali, v katerih so ribosomi, vključki, plazmidi.
Sinteza beljakovin poteka na ribosomih. Ribosomi prokariontov se od evkariontskih razlikujejo po manjši velikosti (70 S).
Vključki so rezervna hranila bakterijske celice, pa tudi kopičenja pigmentov. Rezervna hranila so: zrnca volutina (anorganski polifosfat), glikogen, granuloza, škrob, maščobne kapljice, kopičenja pigmenta, žveplo, kalcij. Vključki praviloma nastanejo, ko se bakterije gojijo na bogatih hranilnih medijih in med stradanjem izginejo.
Celična membrana – omejuje citoplazmo. Sestavljen je iz dvojne plasti fosfolipidov in vgrajenih membranskih proteinov. CM imajo poleg pregradne in transportne funkcije tudi vlogo središča presnovne aktivnosti (v nasprotju z evkariontsko celico). Membranske beljakovine, odgovorne za transport bistvenih snovi v celico, imenujemo permeaze. Na notranji površini CM so encimski sklopi, tj. urejene kopice encimskih molekul, odgovornih za sintezo nosilcev energije - molekul ATP. CM lahko tvori invaginacije v citoplazmi, ki se imenujejo mezosomi.Poznamo dve vrsti mezosomov:
Septal - tvorijo prečne predelne stene v procesu delitve celic.
Bočni - služijo za povečanje površine CM in povečanje hitrosti presnovnih procesov.
Nukleoid, CP in CM tvorijo protoplast.
Ena od značilnih lastnosti bakterij je zelo visok intracelularni osmotski tlak (od 5 do 20 atm), ki je posledica intenzivnega metabolizma. Zato je za zaščito pred osmotskim šokom bakterijska celica obdana z močno celično steno.
Glede na strukturo celične stene so vse bakterije razdeljene v 2 skupini: z enoslojno celično steno - po Gramu pozitivne. Ima dvoslojno celično steno - po Gramu negativno. Imeni Gram+ in Gram- imata svojo zgodovino. Leta 1884 je danski mikrobiolog Hans Christian Gram razvil izvirno metodo za barvanje mikrobov, s katero so bile nekatere bakterije obarvane modro (gram+), druge pa rdeče (gram-). Kemična osnova različnega obarvanja bakterij po metodi Gram je bila pojasnjena relativno nedavno - pred približno 35 leti. Izkazalo se je, da imajo bakterije G- in G+ različne strukture celične stene. Zgradba celične stene bakterij G+. Osnova celične stene G+ bakterij je sestavljena iz 2 polimerov: peptidoglikana in teihojske kisline. Peptidoglikan je linearen polimer z izmenjujočimi se ostanki muramne kisline in acetilglukozamina. Tetrapeptid (protein) je kovalentno vezan na muramsko kislino. Niti peptidoglikana so med seboj povezane preko peptidov in tvorijo močno ogrodje – osnovo celične stene. Med nitmi peptidoglikana je še en polimer – teihojske kisline (glicerol TK in ribitol TK) – polimer polifosfatov. Teihojske kisline delujejo na površini celične stene in so glavni antigeni G+ bakterij. Poleg tega je Mg ribonukleat vključen v celično steno bakterij G+. Stena G-bakterij je sestavljena iz 2 plasti: notranja plast je predstavljena z eno- ali dvoslojno peptidoglikanom (tanka plast). Zunanjo plast sestavljajo lipopolisaharidi, lipoproteini, beljakovine, fosfolipidi. LPS vseh G-bakterij imajo toksične in pragovne lastnosti in se imenujejo endotoksini.
Pri izpostavljenosti nekaterim snovem, kot je penicilin, je sinteza peptidoglikanske plasti motena. Ob tem iz G+ bakterij nastane protoplast, iz G-bakterij pa sferoplast (ker se ohrani zunanja plast celične stene).
Pod določenimi pogoji gojenja celice brez celične stene ohranijo sposobnost rasti in delitve in takšne oblike imenujemo L-oblike (po imenu Listerjevega inštituta, kjer so ta pojav odkrili). V nekaterih primerih se lahko po izločitvi dejavnika, ki zavira sintezo celične stene, L-oblike spremenijo v prvotne oblike.
Številne bakterije sintetizirajo mukozno snov, sestavljeno iz mukopolisaharidov, ki se nalagajo na zunanji strani celične stene in obdajajo bakterijsko celico s sluzastim ovojom. To je kapsula. Naloga kapsule je zaščititi bakterije pred fazocitozo.
Površinske strukture bakterijske celice.
Organi za pritrditev na podlago (adhezija) so pili (fimbrije) ali cilije. Začnejo se iz celične membrane. Sestavljen iz beljakovine pilin. Število pili lahko doseže 400 na 1 celico.
Organi prenosa dednih informacij so F-drank ali spolno-drank. F-tabletke nastanejo samo, če je celica neparna plazmidu, ker Proteini F-pili kodirajo plazmidno DNA. So tanka dolga cev, ki se pritrdi na drugo bakterijsko celico. Skozi nastali kanal preide plazmid v sosednjo bakterijsko celico.
Organi gibanja - flagele - so spiralne niti. Njihova dolžina lahko presega njihov premer za 10 ali večkrat. Bički so sestavljeni iz beljakovine flagelin. Osnova flageluma je povezana s celično membrano preko bazalnega telesa. Bazalno telo je sestavljeno iz sistema obročev, ki med vrtenjem prenašajo rotacijsko gibanje na flagelum. Glede na lokacijo flageluma so bakterije razdeljene na mono-, lofo-, amfi-, peritrične.
Konec dela -
Ta tema pripada:
Medicinska mikrobiologija, njen predmet, metode, povezava z drugimi vedami
Luminescentna mikroskopija luminiscenca pod vplivom svetlobne energije e-žarki ionizator radiant Lastno brezbarvno inducirano okolje ... Mikroskopska metoda metoda za preučevanje morfov in tinktorialne svetlobe v bakterijah na ... Kemična sestava bakterijske celice Voda ...
Če potrebujete dodatno gradivo o tej temi ali niste našli tistega, kar ste iskali, priporočamo iskanje v naši bazi del:
Kaj bomo naredili s prejetim materialom:
Če se je to gradivo izkazalo za koristno za vas, ga lahko shranite na svojo stran v družabnih omrežjih:
| tvit |
Vse teme v tem razdelku:
Medicinska mikrobiologija, njen predmet, metode, povezava z drugimi vedami
Mikrobiologija je veda o mikroorganizmih, tj. o živih bitjih, katerih mere so manjše od 0,1 mm. Mikroorganizmi so zelo raznoliki. Sem spadajo nekateri večcelični organizmi, praživali, ne
Glavne faze razvoja mikrobiologije
I. Hevristika - Hipokrat - vzrok bolezni so nevidne snovi - miazme II. Morfološki – Leeuwenhoek – odkril žive organizme v mikroskopu. Ivanovski - odkril viruse. III
Mikroorganizmi in njihov položaj v sistemu živega sveta
Klasifikacija mikroorganizmov. Predstavljajo ga predcelične (kraljestvo Vira - virusi) in celične oblike (bakterije, glive, protozoji). Med celičnimi oblikami življenja ločimo 3 domene: bakterije
Kemična sestava bakterijske celice
Kemična sestava bakterij Voda - 70%, Suha snov - 30%. Beljakovine - 52, polisaharidi - 16. Lipidi - 9,4, RNA - 16, DNA - 3,2, anorganske spojine - 0,4. Potreba po bakterijah
Sporulacija.
V neugodnih razmerah lahko nekatere bakterije tvorijo endospore – mirujoče celice. Ena celica tvori eno endosporo, tj. sporulacija ni oblika razmnoževanja, ampak a
Vpliv fizikalnih dejavnikov na mikroorganizme
Sterilizacija je popolna sprostitev katerekoli snovi ali predmeta iz vegetativnih oblik in spor mikroorganizmov z izpostavitvijo fizikalnim in kemičnim dejavnikom. Sterilizirano v ordinaciji
Vpliv kemičnih dejavnikov na mikroorganizme. Dezinfekcija
Dezinfekcija (razkuževanje) - (francosko "des" pomeni odstranitev, uničenje nečesa; latinsko "inficere" - okužiti, pokvariti, zastrupiti) - odstranitev in uničenje vegetativnega izvora.
Prehrana bakterij
Po vrsti prehrane so bakterije razdeljene na avtotrofe in heterotrofe. Avtotrofi lahko absorbirajo ogljik iz CO2. Heterotrofi absorbirajo ogljik samo iz organskih spojin.
Hranilni mediji
V laboratorijskih pogojih se bakterije gojijo na hranilnih gojiščih. Temperaturni pogoji so zelo pomembni za rast in razmnoževanje bakterij. Vsi mikroorganizmi glede na temperaturo str
Dihalne bakterije
Dihanje se nanaša na reakcije katabolizma. Zaradi dihanja se kompleksne molekule razcepijo na enostavne s sproščanjem energije, ki je shranjena v molekulah ATP (izkoristek je približno 40%). A
Bakterijski encimi, njihova biološka vloga
Encimi so biološki katalizatorji visoke molekularne strukture, ki jih proizvaja živa celica. Imajo beljakovinsko naravo, so strogo specifični in imajo pomembno vlogo pri presnovi mikroorganizmov.
Rast in razmnoževanje mikroorganizmov
Pod razmnoževanjem bakterij je mišljena njihova sposobnost samorazmnoževanja, povečanja števila posameznikov na enoto prostornine. Rast pomeni povečanje mase bakterij zaradi sinteze celičnih
Aktinomicete, njihova morfologija
Aktinomicete (aeyg - žarek, mum - gliva) - žarke, so velika skupina mikroorganizmov, vključenih v red Acipomycetes, večina aktinomicet je prostih
Rikecije, njihova morfologija in biološke lastnosti
Rikecije so polimorfni mikroorganizmi, ki živijo in se razmnožujejo le v celicah (citoplazmi in jedru) tkiv živali, ljudi in prenašalcev. Kokoidne oblike so videti zelo majhne
Morfologija in ultrastruktura mikoplazem
Mikoplazme spadajo v razred Mollicutes, red Mycoplasmatales, družino Mycoplasmasmaceae. To so majhne bakterije velikosti 100-150 nm, včasih 200-700 nm, ne tvorijo spor, nepremične, gramtri
Klamidija, morfologija in druge biološke lastnosti
V rod Chlamydia, družina Chlamydiaceae, red Chlamydiales spadajo povzročitelji trahoma, konjunktivitisa (blenoreja z vključki), dimeljske limfogranulomatoze (Nicolas-Favrejeva bolezen), oz.
Glive, njihova morfologija in biološke lastnosti
Sistematika in klasifikacija gob. Glive uvrščamo med rastlinske heterotrofne evkariontske organizme brez klorofila. Vrsta gob (Fungi s. Mycetes) ima več kot 100.000 vrst, skupaj
Kvasovkam podobne glive iz rodu Candida
povzročitelji kandidiaze. Sem spadajo kvasovkam podobne glive iz rodu Candida. So enocelični organizmi (slika 134), ki se razmnožujejo z brstenjem; ne nastajajo konidiji in askospore,
Deuteromycetes
Deuteromycetes so nepopolne glive (Fungi imperfecti), zelo velika skupina (25.000 vrst) gliv, ki imajo večcelični micelij, vendar nimajo niti torbarske niti bazidialne sporulacije in
Interakcija virusa s celico
razmnoževanje virusov. Cikel razmnoževanja virusa je sestavljen iz niza zaporednih dogodkov: Specifična adsorpcija virusa na površini celice Penetracija v celico
Celične kulture, njihove vrste
Za gojenje virusov se uporabljajo celične kulture, piščančji zarodki in laboratorijske živali. Najpogosteje se uporabljajo enoslojne kulture tripsiniziranih celic, pa tudi presajene
Variabilnost mikroorganizmov
Raziskovalci, ki so stali ob izhodiščih bakteriologije, so se soočili z raznolikostjo bakterijskih vrst in navidezno možnostjo metamorfoz, medsebojnega preoblikovanja enih bakterij v druge, ustvarili doktrino pleomorfizma.
Mutacije
Spremembe v zaporedju dušikovih baz v DNA. Vrste: Izguba (delecija) ali vstavitev (insercija) ene ali več baz s premikom v bralnem okvirju. zame
Genetske rekombinacije
Rekombinacija - dedna variabilnost zaradi izmenjave odsekov DNA med mikroorganizmi, od katerih je eden darovalec, drugi pa prejemnik. Vrste rekombinacij: Transformacija, v
Širjenje mikrobov v naravi
Objekt Narava onesnaženja Sanitarno-indikativne bakterije Voda Fekal
Normalna mikroflora človeškega telesa
Makroorganizem in okolje predstavljata enoten ekološki sistem, v katerem imajo mikroorganizmi pomembno fiziološko vlogo. Makroorganizem in njegova mikroflora (avtoflora) v normalnih pogojih
Za preučevanje strukture bakterijske celice se poleg svetlobnega mikroskopa uporabljajo tudi elektronske mikroskopske in mikrokemijske študije za določanje ultrastrukture bakterijske celice.
Bakterijska celica (slika 5) je sestavljena iz naslednjih delov: troslojne membrane, citoplazme z različnimi vključki in jedrske snovi (nukleoid). Dodatne strukturne tvorbe so kapsule, spore, flagele, pili.
riž. 5. Shematski prikaz zgradbe bakterijske celice. 1 - lupina; 2 - sluznica; 3 - celična stena; 4 - citoplazemska membrana; 5 - citoplazma; 6 - ribosom; 7 - polisom; 8 - vključki; 9 - nukleoid; 10 - flagellum; 11 - pitje
lupina Celica je sestavljena iz zunanjega sloja sluznice, celične stene in citoplazemske membrane.
Sluzna kapsularna plast je zunaj celice in opravlja zaščitno funkcijo.
Celična stena je eden glavnih strukturnih elementov celice, ki ohranja njeno obliko in ločuje celico od okolja. Pomembna lastnost celične stene je selektivna prepustnost, ki zagotavlja prodiranje esencialnih hranil (aminokislin, ogljikovih hidratov itd.) v celico in odstranjevanje presnovnih produktov iz celice. Celična stena vzdržuje stalen osmotski tlak znotraj celice. Trdnost stene zagotavlja murein, snov polisaharidne narave. Nekatere snovi uničijo celično steno, na primer lizocim.
Bakterije, ki so popolnoma brez celične stene, se imenujejo protoplasti. Ohranjajo sposobnost dihanja, delitve, sintetiziranja encimov; na vpliv zunanjih dejavnikov: mehanske poškodbe, osmotski tlak, prezračevanje itd. Protoplaste lahko ohranimo le v hipertoničnih raztopinah.
Bakterije z delno uničeno celično steno imenujemo sferoplasti. Če s penicilinom zavirate proces sinteze celične stene, nastanejo L-oblike, ki so pri vseh vrstah bakterij sferične velike in majhne celice z vakuolami.
Citoplazemska membrana se od znotraj tesno drži celične stene. Je zelo tanek (8-10 nm) in je sestavljen iz beljakovin in fosfolipidov. To je polprepustna mejna plast, skozi katero se celica prehranjuje. Membrana vsebuje encime permeaze, ki izvajajo aktivni transport snovi, in dihalne encime. Citoplazemska membrana tvori mezosome, ki sodelujejo pri delitvi celic. Ko celico postavimo v hipertonično raztopino, se lahko membrana loči od celične stene.
citoplazma- notranjost bakterijske celice. Je koloidni sistem, ki ga sestavljajo voda, beljakovine, ogljikovi hidrati, lipidi, različne mineralne soli. Kemična sestava in konsistenca citoplazme se spreminjata glede na starost celice in okoljske razmere. Citoplazma vsebuje jedrsko snov, ribosome in različne vključke.
Nukleoid, jedrska snov celice, njen dedni aparat. Jedrska snov prokariontov za razliko od evkariontov nima lastne membrane. Nukleoid zrele celice je dvojna veriga DNA, zvita v obroč. Molekula DNK kodira genetske informacije celice. Po genetski terminologiji se jedrska snov imenuje genofor ali genom.
Ribosomi se nahajajo v citoplazmi celice in opravljajo funkcijo sinteze beljakovin. Ribosom vsebuje 60 % RNK in 40 % beljakovin. Število ribosomov v celici doseže 10 000. Združitev ribosomov tvori polisome.
Vključki - zrnca, ki vsebujejo različne rezervne hranilne snovi: škrob, glikogen, maščobo, volutin. Nahajajo se v citoplazmi.
Bakterijske celice v procesu življenja tvorijo zaščitne organele - kapsule in spore.
Kapsula- zunanja stisnjena sluzasta plast, ki meji na celično steno. To je zaščitni organ, ki se pojavi pri nekaterih bakterijah, ko vstopijo v telo ljudi in živali. Kapsula ščiti mikroorganizem pred zaščitnimi dejavniki telesa (povzročitelji pljučnice in antraksa). Nekateri mikroorganizmi imajo trajno ovojnico (Klebsiella).
polemika najdemo samo v paličastih bakterijah. Nastanejo, ko mikroorganizem vstopi v neugodne okoljske razmere (visoke temperature, sušenje, spremembe pH, zmanjšanje količine hranil v okolju itd.). Spore se nahajajo znotraj bakterijske celice in predstavljajo zgoščeno območje citoplazme z nukleoidom, oblečeno v lastno gosto lupino. Po kemični sestavi se od vegetativnih celic razlikujejo po majhni količini vode, povečani vsebnosti lipidov in kalcijevih soli, kar prispeva k visoki odpornosti spor. Sporulacija se pojavi v 18-20 urah; ko mikroorganizem vstopi v ugodne pogoje, spore v 4-5 urah kalijo v vegetativno obliko. V bakterijski celici nastane le ena trosa, zato spore niso reproduktivni organi, ampak služijo preživetju neugodnih razmer.
Aerobne bakterije, ki tvorijo spore, imenujemo bacili, anaerobne bakterije pa klostridije.
Trosi se razlikujejo po obliki, velikosti in lokaciji v celici. Lahko se nahajajo centralno, subterminalno in terminalno (slika 6). Pri povzročitelju antraksa se spora nahaja centralno, njena velikost ne presega premera celice. Spora povzročitelja botulizma se nahaja bližje koncu celice - subterminalno in presega širino celice. Pri povzročitelju tetanusa se zaobljena spora nahaja na koncu celice - končno in znatno presega širino celice.
Flagella- organi gibanja, značilni za paličaste bakterije. To so tanke nitaste fibrile, sestavljene iz beljakovine - flagelina. Njihova dolžina znatno presega dolžino bakterijske celice. Flagele segajo od bazalnega telesa, ki se nahaja v citoplazmi, in izstopajo na celično površino. Njihovo prisotnost lahko ugotovimo z določanjem gibljivosti celic pod mikroskopom, v poltekočem hranilnem mediju ali z barvanjem s posebnimi metodami. Ultrastrukturo bičkov smo proučevali z elektronskim mikroskopom. Glede na lokacijo bičkov so bakterije razdeljene v skupine (glej sliko 6): monotrične - z enim flagelom (povzročitelj kolere); amfitrik - s snopi ali enojnimi bički na obeh koncih celice (spirila); lophotrichous - s snopom bičkov na enem koncu celice (fekalni alkalni oblikovalec); peritrihous - flagele se nahajajo po celotni površini celice (črevesne bakterije). Hitrost gibanja bakterij je odvisna od števila in lokacije bičkov (monotrične so najbolj aktivne), od starosti bakterij in vpliva okoljskih dejavnikov.
riž. 6. Različice lokacije spor in flagel v bakterijah. I - spori: 1 - osrednji; 2 - subterminal; 3 - terminal; II - flagella: 1 - monotrična; 2 - amfitrihi; 3 - lophotrichous; 4 - peritrihous
Pili ali fimbrije- resice, ki se nahajajo na površini bakterijskih celic. So krajši in tanjši od bičkov in imajo tudi spiralno strukturo. Sestoji iz pitja beljakovin - pilin. Nekateri pili (teh je nekaj sto) služijo za pritrjevanje bakterij na živalske in človeške celice, drugi (posamični) pa so povezani s prenosom genskega materiala iz celice v celico.
mikoplazme
Mikoplazme so celice, ki nimajo celične stene, ampak so obdane s troslojno lipoproteinsko citoplazmatsko membrano. Mikoplazme so lahko sferične, ovalne, v obliki niti in zvezd. Mikoplazme po Bergijevi klasifikaciji ločimo v posebno skupino. Trenutno so ti mikroorganizmi deležni vse večje pozornosti kot povzročitelji vnetnih bolezni. Njihove velikosti so različne: od nekaj mikrometrov do 125-150 nm. Majhne mikoplazme prehajajo skozi bakterijske filtre in se imenujejo filtrirne oblike.
Spirohete
Spirochetes (glej sliko 52) (iz latinščine speira - bend, chaite - lasje) - tanki, zviti, mobilni enocelični organizmi, ki merijo od 5 do 500 mikronov v dolžino in 0,3-0,75 mikronov v širino. Z najpreprostejšimi so povezani z metodo premikanja s skrajšanjem notranjega aksialnega navoja, sestavljenega iz snopa fibril. Narava gibanja spirohet je drugačna: translacijsko, rotacijsko, fleksijsko, valovito. Ostala struktura celice je značilna za bakterije. Nekatere spirohete se slabo obarvajo z anilinskimi barvili. Spirohete delimo na rodove glede na število in obliko zavitkov nitke ter njen konec. Poleg saprofitskih oblik, ki so pogoste v naravi in človeškem telesu, med spirohetami obstajajo patogeni - povzročitelji sifilisa in drugih bolezni.
rikecije
Virusi
Med virusi se razlikuje skupina fagov (iz latinščine phagos - požiranje), ki povzročajo lizo (uničenje) celic mikroorganizmov. Medtem ko ohranjajo lastnosti in sestavo, značilno za viruse, se fagi razlikujejo po strukturi viriona (glej 8. poglavje). Ne povzročajo bolezni pri ljudeh in živalih.
Kontrolna vprašanja
1. Povejte nam o klasifikaciji mikroorganizmov.
2. Katere so glavne lastnosti predstavnikov kraljestva prokariotov.
3. Naštejte in označite glavne oblike bakterij.
4. Poimenujte glavne organele celice in njihov namen.
5. Na kratko opišite glavne skupine bakterij in virusov.
Ena od glavnih značilnosti prokariontske celice je odsotnost notranje ločitve, ki jo zagotavljajo elementarne membrane. Pravzaprav je edini membranski sistem prokariontov CPM, ki je del celične stene, pogosto zapleten in prodira globoko v citoplazmo v prečnih gubah.
Struktura bakterij je dobro raziskana z elektronsko mikroskopijo celih celic in njihovih ultratankih rezov ter z drugimi metodami. Bakterijska celica je obdana z membrano, ki jo sestavljata celična stena in citoplazemska membrana. Pod lupino je protoplazma, sestavljena iz citoplazme z ribosomi in neoblikovanega jedra, imenovanega nukleoid. Obstajajo lahko dodatne strukture: kapsula, mikrokapsula, sluz, bički, vključki. Nekatere bakterije lahko tvorijo spore, da preživijo neugodne razmere. Vse strukturne elemente bakterijske celice lahko pogojno razdelimo na obvezne (nukleoid, CPM, celična stena, citoplazma, ribosomi 70S) in neobvezne, ki jih pri nekaterih vrstah morda ni (kapsula, plazmidi, vključki, flagele, pili itd.)
Kapsula. Celična membrana mnogih bakterij je obdana s plastjo amorfne, hidrofilne snovi. Kapsulo sestavljajo polisaharidi (eksopolisaharidi), včasih polipeptidi; na primer, kapsula B. anthracis je sestavljena iz polimerov D-glutaminske kisline. Glavno vlogo pri organizaciji kapsul igra CPM. Dodelite mikrokapsule (razkrijejo se šele, ko
elektronsko mikroskopsko v obliki plasti mukopolisaharidnih fibril) in makrokapsul (zaznamo s svetlobnim mikroskopom). Pri nekaterih bakterijah so polimeri celične membrane, ki se sprostijo navzven, ohlapno razporejeni okoli nje in tvorijo sluzasto plast. Sluz je topen v vodi. Mukoidni eksopolisaharidi so značilni za mukoidne seve Pseudomonas aeruginosa, ki jih pogosto najdemo v sputumu bolnikov s cistično fibrozo. Kapsula in sluz ščitita bakterije pred poškodbami, izsušitvijo, fagociti. izpostavljenost baktericidnim dejavnikom, zagotavlja oprijem na različnih substratih, lahko vsebuje rezerve hranil. Antigenska kapsula (K-antigen). Za vizualizacijo kapsule se uporabljajo metode negativnega barvanja (po Burri-Ginsu).
Celične stene. Celična stena je po svoji kemični sestavi edinstvena struktura prokariontske celice. Opravlja številne pomembne funkcije: ščiti bakterije pred zunanjimi vplivi, jim daje značilno obliko, ohranja stalnost notranjega okolja, sodeluje pri delitvi, na površini celične stene so receptorji za bakteriofage, bakteriocine in različne kemikalije. , se hranila prenašajo in izločajo skozi celično steno metaboliti. Je močna, elastična struktura s kompleksno strukturo. Nosilni okvir bakterijske celične stene je peptidoglikan (murein, mukopeptid) - heteropolimer, sestavljen iz ponavljajočih se disaharidnih skupin, povezanih s prečnimi in stranskimi verigami. Disaharid, ki je strukturna enota peptidoglikana, je sestavljen iz N-acetilglukozamina in N-acetilmuramske kisline, povezanih z β-glikozidnimi vezmi. Oligopeptidi so vezani na molekulo N-acetilmuramske kisline in tvorijo stranske verige. Vezava peptidoglikanskih fragmentov je sestavljena iz tvorbe peptidne vezi med končnim ostankom aminokislinskega mostu (D-alanin) s predzadnjim ostankom sosednjega aminokislinskega mostu (L-lizin ali diaminopimelična kislina). Bočni mostovi tvorijo štiri aminokisline, prečne (navpično povezovalne plasti peptidoglikana) - pet aminokislin. Bočni in prečni mostovi vsebujejo edinstvene aminokisline, ki jih najdemo le pri prokariontih, zaradi česar so te vezi tarča številnih protibakterijskih zdravil.
Glede na zgradbo in sestavo celične stene delimo mikroorganizme na gram-pozitivne in gram-negativne, kar je pomembna značilnost, na kateri temelji umetna sistematika mikrobov. Glavna sestavina debele celične stene gram-pozitivnih bakterij je večplastni peptidoglikan, ki predstavlja 40-90 % mase celične stene. Teihojske kisline (iz grš. teichos- stena), katerih molekule so verige 8-50 ostankov glicerola in ribitola, povezanih s fosfatnimi mostovi. Celična stena gram-pozitivnih bakterij vsebuje majhno količino polisaharidov, lipidov, beljakovin.
riž. 2. Zgradba bakterijske celične stene
Celična stena gram-negativnih bakterij vključuje zunanjo membrano, ki jo lipoprotein povezuje s spodnjo plastjo peptidoglikana. Na ultratankih delih bakterij ima zunanja membrana obliko valovite troslojne strukture, podobne notranji membrani, ki se imenuje citoplazemska. Glavna sestavina teh membran je bimolekularna (dvojna) plast lipidov. Notranja plast zunanje membrane je predstavljena s fosfolipidi, zunanja plast pa vsebuje lipopolisaharid. Lipopolisaharid zunanje membrane je sestavljen iz 3 fragmentov: lipid A - konzervativna struktura, skoraj enaka pri gram-negativnih bakterijah; jedro ali palica, del lubja (iz lat. jedro - jedro), razmeroma konzervativna oligosaharidna struktura (najbolj konstanten del jedra LPS je ketodeoksioktonska kislina); zelo variabilna O-specifična polisaharidna veriga, ki nastane s ponavljanjem identičnih oligosaharidnih zaporedij (O-antigen). Proteini v matriksu zunanje membrane jo prežemajo tako, da beljakovinske molekule, imenovane porin, mejijo na hidrofilne pore, skozi katere prehajajo voda in majhne hidrofilne molekule.
V primeru kršitve sinteze bakterijske celične stene pod vplivom različnih dejavnikov nastanejo celice spremenjene oblike (običajno sferične): protoplasti - bakterije popolnoma brez celične stene; sferoplasti - bakterije z delno ohranjeno celično steno. Bakterije sfero- ali protoplastnega tipa, ki so izgubile sposobnost sintetiziranja peptidoglikana in se lahko razmnožujejo, imenujemo L-oblike. Obstajajo nestabilne L-oblike, ki se lahko vrnejo, se "vrnejo" v prvotno bakterijsko celico, in stabilne L-oblike, ki niso sposobne reverzije.
citoplazmatsko membrano. CPM je obvezna celična struktura, ki je fizična, osmotska, presnovna pregrada med notranjo vsebino bakterijske celice in zunanjim okoljem. CPM je sestavljen iz dveh plasti fosfolipidov in beljakovinskih molekul, vgrajenih v lipidno membrano (kot večina bioloških membran). Beljakovine predstavljajo 20-75%, lipidi - 25-40%, ogljikovi hidrati in RNA so prisotni v majhnih količinah v CPM.Proteini CPM so razdeljeni na strukturne in funkcionalne. Prvi tvorijo različne strukture CPM, druge pa predstavljajo encimi, ki sodelujejo pri sintetičnih reakcijah na površini membrane in redoks procesih, pa tudi nekateri specializirani encimi (permeaze sodelujejo pri transportu snovi). S prekomerno rastjo (v primerjavi z rastjo celične stene) citoplazemska membrana tvori invaginate - invaginacije v obliki kompleksno zvitih membranskih struktur, imenovanih mezosomi. Mezosomi tvorijo prečne pregrade med celicami, ki se delijo, in so mesto pritrditve bakterijskega kromosoma.
Pri nekaterih bakterijah je med CPM in celično steno periplazmatski prostor – približno 10 nm široka votlina. Zunaj se v ta prostor odprejo pore celične stene, iz notranjosti pa pridejo nekateri celični encimi (ribonukleaze, fosfataze, |3-laktamaze).
citoplazma. Citoplazma bakterij je koloidna matrica, ki služi za izvajanje vitalnih funkcij. Citoplazma večine bakterij vsebuje DNA, ribosome in shranjevalne granule; preostali prostor zavzema koloidna faza. Njegove glavne sestavine so topni encimi in RNA (mRNA in tRNA).
bakterijski genom. Ekvivalent jedru pri bakterijah je nukleoid (genofor). Nahaja se v osrednjem območju bakterije v obliki dvojno superzvite krožne molekule DNA. Je 2-3% suhe mase celice (več kot 10% prostornine). Genofor ne vsebuje histonov. Količina genetske informacije, kodirane v bakterijskem kromosomu, je odvisna od vrste bakterije. Bakterijska celica vsebuje poleg nukleoida ekstrakromosomske nosilce genetske informacije – plazmide, ki so kovalentno sklenjeni obroči DNK. Plazmidi nosijo številne različne gene, ki kodirajo dodatne (neobvezne) lastnosti bakterij, kot so geni za odpornost na antibiotike (faktor K). Bakterije lahko med procesom konjugacije izmenjujejo plazmide.
Ribosomi. Bakterijski ribosomi so kompleksne kroglaste tvorbe, sestavljene iz molekul RNA in z njimi povezanih beljakovin. Ribosomi so bistveni za sintezo polipeptidov. Število ribosomov v različnih bakterijskih celicah se giblje od 5 do 50 tisoč. Premer ribosoma je približno 16-20 nm. Njihova hitrost sedimentacije med ultracentrifugiranjem je 70S (Swedbergove enote), v evkariontskih celicah pa 80S. Bakterijski ribosomi so sestavljeni iz dveh podenot s sedimentacijskim koeficientom 50S in 30S (pri evkariontih iz 40S in 60S). Združevanje podenot se zgodi pred začetkom prevajanja. Ribosomska RNA (rRNA) so konzervativni elementi bakterij ("molekularna ura" evolucije). 16S rRNA je del male podenote ribosomov, 23S rRNA pa del velike podenote ribosomov. Študija 16S rRNA je osnova genske sistematike, ki omogoča oceno stopnje sorodnosti organizmov. Zaradi razlik v strukturi ribosomov v pro- in evkariontskih celicah so evkariontski ribosomi praktično odporni na delovanje antibiotikov, ki blokirajo sintezo beljakovin v bakterijah.
Rezervne granule. Citoplazma bakterij vsebuje različne vključke, ki vsebujejo začasen presežek metabolitov. V obliki zrnc polisaharidi (škrob, glikogen), maščobe (trigliceridi, shranjeni v kvasovkam podobnih glivah iz rodu ^1 SapsHc1a), polimeri β-hidroksimaslene kisline, polifosfati (volutin) C. diphtheriaežveplo, kristalizirane beljakovine itd.
Flagella. Bakterijske flagele so organi gibanja (lokomocije) bakterij. Lokacija flagele je značilna lastnost, ki ima taksonomski pomen. Glede na število in razporeditev bičkov ločimo monotrične - en flagelum (V. cholerae), peritrichi (iz grš. peri- okoli in trichos- las) - bički po celotni površini bakterijske celice (E.coli), lophotrichs (iz grš. 1ophos -čop in trihos - las) - snop flagel na enem koncu celice (Pseudomonas), amfitrihi (iz grš. atrhi - dvojno, dvostransko in trichos- lasje) - posamezni bički ali snopi bičkov na različnih polih celice (Spirillum). Biček je spiralno ukrivljen votli filament, ki ga sestavljajo beljakovinske podenote flagelina. Debelina flagele je 12-20 nm, dolžina 3-15 mikronov (večja od dolžine celice). Flagela je sestavljena iz 3 delov: spiralne nitke, kljuke in bazalnega telesa. Bazalno telo vsebuje paličico s posebnimi diski: en par diskov za gram-pozitivne bakterije in 2 para diskov za gram-negativne bakterije. Diski bičkov so pritrjeni na citoplazmatsko membrano in celično steno. Tako nastane učinek elektromotorja s palico – motor, ki vrti biček. Bakterijske flagele izvajajo translacijske in rotacijske gibe, potiskajo bakterije skozi medij kot ladijski propeler. Flagele so H-antigeni, ki se uporabljajo pri serološki identifikaciji.
Mobilnost bakterij se določi z mikroskopom "zdrobljenih" ali "visečih" pripravkov.
čigave" kapljice. Sposobnost gibanja lahko določimo tudi po vnosu bakterijske kulture z injiciranjem v kolono poltekočega agarja (mobilne vrste rastejo po vsej debelini gojišča, nepremične - z injiciranjem) ali z inokulacijo bakterij v vodno kondenzat poševnega stolpca agarja.
(mobilne vrste priplavajo iz kondenzata na površino medija in ga kolonizirajo).
mikrovili. Poleg bičkov je površina mnogih bakterij prekrita s citoplazemskimi izrastki - mikrovili, ki jih najdemo v gibljivih in nepremičnih vrstah. Pili (fimbrije, resice) - nitaste tvorbe, tanjše in krajše (3-10 nm x 0,3-10 mikronov) kot flagele. Pili segajo od celične površine in so sestavljeni iz proteina pilina, ki ima antigensko delovanje. Obstajajo pili, odgovorni za adhezijo, pritrditev bakterij na prizadeto celico; pili, odgovoren za prehrano, presnovo vode in soli ter spol (F-drank), ali konjugacijo, drank. Pijače je veliko - več sto na kletko. ena-
običajno so 1-3 spolni pili na celico: tvorijo jih tako imenovani "moški"
donorske celice, ki vsebujejo transmisivne plazmide (F-, R-, Co1- plazmidi). Posebnost spolnih pilijev je interakcija s posebnimi "moškimi" sferičnimi bakteriofagi, ki se intenzivno adsorbirajo na spolnih pilih. Spori. Spore nastanejo v neugodnih pogojih za obstoj bakterij (sušenje, pomanjkanje hranil itd.). Znotraj bakterijske celice nastane ena trosa (endospora). Tvorba trosov prispeva k ohranjanju vrste in ni način razmnoževanja, kot pri gobah. Samo bakterije iz rodov imajo sposobnost sporulacije. bacil in Clostridium, vključno z vrstami, ki so patogene za človeka, in številnimi saprofiti. Pri bakterijah rodu Vasilus premer spore ne presega premera (premera) bakterijske celice. Pri bakterijah rodu Clostridium(iz latinščine closter, vreteno) premer trosov presega premer bakterije, kar jim daje obliko vretena. (C.perfringens), bobnarska palčka (C. tetani) ali teniški lopar (C. botulinum) s centralno, terminalno in subterminalno lokalizacijo spor. Glavni pomen trosov pri preživetju bakterij je določen z njihovo toplotno odpornostjo in odpornostjo na druge dejavnike (razkužila ipd.), ki škodljivo vplivajo na bakterije. Visoka odpornost spor je povezana z nizko vsebnostjo proste vode, visoko koncentracijo kalcija, letargičnimi presnovnimi procesi, prisotnostjo dipikolinske kisline in beljakovine, bogate s cisteinom (zaradi česar je podoben keratinu), pa tudi s prisotnostjo več školjke, ki so dodatna zaščita pred neugodnimi zunanjimi vplivi. Ko spore pridejo v ugodne pogoje, kalijo in gredo skozi tri zaporedne stopnje: aktivacija, iniciacija, rast.
Spore se slabo obarvajo in ostanejo brezbarvne v obarvanih celicah z običajnimi metodami barvanja (enostavne metode, metoda po Gramu). Spore se obarvajo z metodo Orzeszko (Auesky).
5. Glavne oblike bakterij
Nekatere vrste bakterij z zadostno stalnostjo so lastne: določeni obliki, velikosti in lokaciji. Dolžina bakterijskih celic se giblje od 0,1-0,2 μm (vrste Mucoplasma) do 10-15 μm (vrste Mucoplasma). Clostridium) debelina - od 0,1 do 2,5 mikronov. Povprečna velikost bakterij je 2-3x0,3-0,8 µm. Obstajajo tri glavne oblike bakterij - sferične (koki), paličaste (valjaste) in zavite (spiralne).
riž. 3. Glavne oblike bakterij (mikrografije) a) sferične (koki); 6) paličaste: c) zavite
Večina kokov (iz grščine. kokkos- jagode, zrna) so kroglaste ali ovalne oblike, celice nekaterih vrst so lahko suličaste (pnevmokoki) ali fižolaste (neisseria). Po naravi razporeditve celic v brisih so diplokoki (razporejeni v parih), streptokoki (razporejeni v verigah), stafilokoki (razporejeni v obliki grozdov), sarcini (razporejeni v pakiranjih po 8. 16. 32 ali več). celice) itd.
Paličaste bakterije se razlikujejo po obliki koncev celice in relativni legi. Paličice so lahko pravilne (E. coli), nepravilne (Corynebacteria), razvejane (Actinomycetes). Paličaste bakterije so lahko v čašicah posamezno in naključno (monobakterije), v parih (diplobakterije) ali v verigi (streptobakterije, streptobacili) (slika 4).
riž. 4. Osnovne oblike bakterij
Ukrivljene oblike - predstavljene z ukrivljenimi palicami. Glede na obliko in število kodrov ločimo tri vrste celic: vibrioti(iz grš. vibrio- meander, ovinek) imajo en koder. ne presega četrtine obrata spirale (ukrivljene celice kot vejica): spirila(iz grščine. speira- spirala) imajo 3-5 velikih kodrov in spirohete - veliko število majhnih kodrov (slika 5).
