Морфология и ультраструктура бактерий кафедра техносферной безопасности Тюм. ГАСУ
План 1. Морфологические типы бактерий 2. Ультраструктура бактериальной клетки 3. Споры и спорообразование
Морфологические типы бактерий § Бактерии – одноклеточные микроорганизмы. § Форма клетки бактерии довольно проста, это может быть шар или цилиндр, иногда изогнутый. Размножаются бактерии преимущественно делением на две равноценные клетки.
Морфологические типы бактерий § Выделяют следующие формы бактерий: 1. Кокки — бактерии шаровидной формы. 2. Бациллы — палочковидные бактерии. 3. Спириллы имеют форму длинных изогнутых (от 4 до 6 витков) палочек. 4. Вибрионы представляют собой 1/4 часть витка спирали, похожие на запятую. 5. Спирохеты — длинные и тонкие клетки с большим числом (от 6 до 15 и более) мелких витков.
Морфологические типы бактерий § Клетки бактерий очень малы. Их измеряют в микрометрах (мкм), а детали тонкой структуры – в нанометрах (нм). § Кокки обычно имеют диаметр около 0, 5 – 0, 4 мкм. § Ширина палочковидных (цилиндрических) форм бактерий в большинстве случаев колеблется от 0, 5 до 1 мкм, длина от 2 до 10 мкм.
Морфологические типы бактерий § Бактериальная клетка, помещенная на поверхности твердой питательной среды, растет, делится, образуя колонию бактерий потомков. Через несколько часов роста колония состоит уже из такого большого числа клеток, что ее можно видеть невооруженным глазом.
Ультраструктура бактериальной клетки § К внешним структурам бактериальной клетки обычно относят: капсулы, жгутики, фимбрии и пили, а также клеточную стенку, под которой расположена цитоплазматическая мембрана. § Внутреннее содержание бактерий представлено цитоплазмой, в которой находятся нуклеоид, рибосомы и мембранные структуры, а также разнообразные включения.
Ультраструктура бактериальной клетки § Клетки большинства бактерий окружены слизистым слоем, расположенным поверх клеточной стенки, — капсулой. § По химическому составу капсулы большинства бактерий можно разделить на два типа. Одни представлены полисахаридами, другие — полипептидами.
Ультраструктура бактериальной клетки § Капсулы защищают клетку от механических повреждений и высыхания, а также служат защитой клетки от действия токсических веществ и радиации, а для болезнетворных форм — от защитных сил макроорганизма — фагоцитов.
Ультраструктура бактериальной клетки § Существуют два основных типа подвижных бактерий: скользящие и плавающие. Скольжение наблюдается у миксобактерий, серных бактерий, цианобактерий и др. Эти организмы способны скользить по твердой поверхности. § Плавающие палочковидные бактерии передвигаются при помощи особых нитевидных структур — жгутиков. Так двигается большинство спирил. Кокки, за исключением отдельных видов, жгутиков не имеют.
Ультраструктура бактериальной клетки § Кроме жгутиков, клетки бактерий могут иметь длинные, тонкие и прямые нити — фимбрии. Фимбрии значительно короче и тоньше жгутиков, но более многочисленны. Обнаружены они как у подвижных, так и у неподвижных организмов. § Длина фимбрии составляет 1, 5 мкм, диаметр — 7 нм. На одну бактериальную клетку обычно приходится 50 400 фимбрий. § Они располагаются по всей поверхности клетки и состоят из белка — пилина.
Ультраструктура бактериальной клетки § Выделяют фимбрии первого и второго типов. § Фимбрии первого типа характерны для многих бактерий. Их наличие помогает бактериальной клетке прилипать к клеткам живых организмов (эритроцитам и другим клеткам животных и человека, к клеткам растений и грибов) и неорганическим субстратам или способствует образованию пленок на поверхности жидкостей, в которых протекает жизнедеятельность бактерий.
Ультраструктура бактериальной клетки § Фимбрии второго типа, так называемые половые фимбрии, или F пили, имеют внутри канал, через который передается генетический материал от одной клетки к другой при конъюгации бактерий. § Через пили в клетки бактерий могут проникать вирусы (фаги). § Фимбрии не считают обязательной структурой бактериальной клетки, так как без них бактерии могут нормально расти и размножаться.
Ультраструктура бактериальной клетки § Клеточная стенка — один из главных элементов структуры бактериальной клетки. Клеточная стенка обладает определенной ригидностью, т. е. жесткостью, и вместе с тем эластичностью, поэтому может изгибаться. § Ее можно разрушить ультразвуком, ферментом лизоцимом и другими способами.
Ультраструктура бактериальной клетки § В случае разрушения клеточной стенки цитоплазма с включениями, окруженная цитоплазматической мембраной, приобретает шаровидную форму. Такую округлившуюся клетку, образовавшуюся после удаления клеточной стенки у бактерии, называют протопластом, а если оболочка разрушена не полностью — сферопластом.
Ультраструктура бактериальной клетки § Функции клеточной стенки: придает бактериальной клетке определенную форму; защищает внутреннее содержимое клетки от действия механических и осмотических сил внешней среды; регулирует рост и деление бактерий; участвует в распределении генетического материала.
Ультраструктура бактериальной клетки § Толщина клеточной стенки колеблется от 20 до 100 нм и более и составляет около 20% сухого вещества бактериальной клетки. Клеточная стенка относительно проницаема для крупных молекул. § Главным структурным компонентом клеточных стенок боль шинства исследованных бактерий служит пептидогликан муреин.
Ультраструктура бактериальной клетки § К клеточной стенке бактериальной клетки тесно прилегает внешний слой цитоплазмы — цитоплазматическая мембрана. § Цитоплазматическая мембрана бактерий служит главным барьером между цитоплазмой клетки и окружающей внешней средой. § При разрушении цитоплазматической мембраны бактериальная клетка погибает.
Ультраструктура бактериальной клетки § В основе цитоплазматической мембраны лежит бислой липидов. Липиды составляют 15 50% сухой массы цитоплазматической мембраны. Около 50% поверхности цитоплазматической мембраны составляют мембранные белки. Они полностью или частично погружены в липидный бислой, некоторые белки располагаются на его поверхности.
Ультраструктура бактериальной клетки § Общая толщина мембраны составляет приблизительно 7 8 нм. § Цитоплазматическая мембрана играет роль осмотического барьера, контролирующего транспорт веществ в бактериальную клетку и из нее.
Ультраструктура бактериальной клетки § Нередко мембрана дает внутрицитоплазматические впячивания (инвагинации), приводящие к образованию особых структур — мезосом. § Мезосомы — это мембранные системы, состоящие из трубочек, пузырьков и пластинок. § На мезосомах бактерий наряду с дыхательными системами ферментов располагаются специфичные ферментные системы, участвующие в таких процессах, как азотфиксация и хемосинтез.
Ультраструктура бактериальной клетки § Под цитоплазматической мембраной у бактерий находится цитоплазма. Это коллоидная система, состоящая из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных соединений и других веществ. § Цитоплазма бактерий содержит различные структурные элементы — внутрицитоплазматические мембраны, генетический аппарат, рибосомы и включения. § Остальная часть цитоплазмы представлена цитозолем.
Ультраструктура бактериальной клетки § Цитозоль — это фракция цитоплазмы, которая имеет гомоген ную консистенцию и состоит главным образом из белковых макро молекул (растворимых РНК, ферментных белков, продуктов и субстратов различных реакций).
Ультраструктура бактериальной клетки § В цитоплазме находятся рибосомы — частицы, состоящие из РНК (60%) и белка (40%) и имеющие форму круглых или несколько удлиненных структур диаметром около 20 нм. Каждая бактерия содержит от нескольких тысяч до десятков тысяч рибосом. § Значительная часть рибосом связана с цитоплазматической мембраной, остальные свободно распределяются в цитоплазме. § Рибосомы участвуют в синтезе белка не как изолированные частицы, а в виде агрегатов, называемых полирибосомами, или полисомами.
Ультраструктура бактериальной клетки § В клетках цианобактерий присутствуют так называемые тилакоиды — внутриклеточные мембранные фотосинтезирующие структуры, содержащие хлорофилл и каротиноиды, при помощи которых осуществляется фотосинтез. § У пурпурных серобактерий фотосинтезирующие пигменты (бактериохлорофилл и каротиноиды) локализованы в хроматофорах. § У зеленых бактерий светособирающие пигменты, участвующие в фотосинтезе, содержатся в осо бых структурах, называемых хлоросомами.
Ультраструктура бактериальной клетки § Включения. В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Разнообразные включения не являются структурами, абсолютно необходимыми для жизнедеятельности бактерий, и могут присутствовать в клетках или отсутствовать.
Ультраструктура бактериальной клетки Как резервные в клетках бактерий могут накапливаться питательные вещества, состоящие из полисахаридов — гранулы гликогена или гранулезы (близкого к амилопектину полисахарида). При недостаточном поступлении углеродсодержащих веществ в питательную среду гранулы гликогена или гранулезы постепенно исчезают из клеток бактерий.
Ультраструктура бактериальной клетки § В цитоплазме бактериальных клеток расположена структура, эквивалентная ядру и называемая нуклеоидом, которая содержит ДНК. § Бактериальная ДНК по форме представляет собой свернутую в кольцо нить длиной 1, 1 1, 6 мм, называемую также бактериальной хромосомой. § Кроме нуклеоида в цитоплазме бактериальной клетки могут находиться в сотни раз более короткие кольцевые нити ДНК – плазмиды – внехромосомные факторы наследственности.
Споры и спорообразование § Бактерии некоторых родов способны образовывать споры, или эндоспоры, — внутриклеточные тельца сферической или эллиптической формы. § При формировании спор увеличения числа организмов не происходит, поэтому спорообразование нельзя считать способом размножения бактерий.
Споры и спорообразование § Обычно споры появляются, когда бактерии испытывают недостаток питательных веществ или в среде их обитания в большом количестве накапливаются продукты обмена ве ществ. § Споры представляют собой стадию покоя и приспособлены для выживания в неблагоприятных условиях среды.
Споры и спорообразование Процесс спорообразования. § Первая стадия характеризуется репликацией ДНК с образованием двух и более нуклеоидов, которые локализуются в виде осевого тяжа вдоль бактериальной клетки. § На второй стадии происходит перемещение бактериальной хромосомы к полюсу клетки. Впоследствии меньшая часть цитоплазмы с заключенной в нее хромосомой отделяется от остальной цитоплазмы цитоплазматической мембраной.
Споры и спорообразование § В итоге возникают две, разделенные мембраной, неравные клетки: большая и малая. Клеточная стенка бактерии в этом делении участия не принимает. В результате образуется округлая проспора, окруженная двумя мембранами. § Третья стадия характеризуется отделением проспоры от мембраны большой клетки.
Споры и спорообразование § На четвертой стадии между двумя мембранами проспоры образуется толстый слой коры, или кортекса, состоящего из прочно соединенных молекул пептидогликана. § Пятая стадия характеризуется формированием к периферии от наружной мембраны проспоры споровых покровов, состоящих из нескольких слоев, главным образом белков. У некоторых бактерий поверх покровов споры формируется еще одна структура — экзоспориум, часто состоящий из многих слоев. §
Скачать презентацию Морфология и ультраструктура бактерий кафедра техносферной безопасности Тюм
4 Морфология бактерий.ppt