Строение бактериальной клетки. Классификация бактерий по морфологическим признакам

Формы бактерий: кокки – шаровидные структуры и бациллы (палочковидные), встречаются промежуточные (коккобациллы) и производные (нитевидные) формы. Окраска по Граму. Строение бактериальной клетки. Отличительные особенности прокариот. Клеточная стенка.

Рубрика Биология и естествознание
Вид лекция
Язык русский
Дата добавления 14.08.2017
Размер файла 25,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция. Строение бактериальной клетки. Классификация бактерий по морфологическим признакам

Формы бактерий

Существуют две основные формы бактерий: кокки - шаровидные структуры и бациллы (палочковидные), встречаются промежуточные (коккобациллы) и производные (нитевидные) формы.

Кокки - шаровидные бактерии могут быть вытянутыми и сплющенными. После деления нередко остаются соединенными.

Диплококки - деление происходило в одной плоскости и образовавшиеся особи остались соединенными (пр. пневмококки, гонококки)

Стрептококки - деление кокков в одном направлении

Тетракокки - деление в двух взаимноперпендикуллярных направлениях

Сарцины - деление в трех взаимноперпендикулярных плоскостях, образование 8-16 клеток

Стафилококки - гроздевые кокки образуются при беспорядочном делении клеток

Палочковидные бактерии - различаются формой концов клеток:

Закругленные, заостренные, обрубленные

Вибрионы - слгка изогнутые палочки

Палочки размножаются поперечным делением и обычно разъединяются, у некоторых остаются соединенными по две или цепочки

Спириллы - извитые бактерии в виде спирали

Спирохеты - тонкие извитые нити, обладающие подвижностью. Имеют специфическую структуру - вокруг тонкой осевой эластичной нити, состоящей из отдельных фибрилл, навита лента цитоплазмы, образуя первичные завитки. Дифференциация спирохет осуществляется по длину нити, количеству и характеру завитков. Имеют признаки, сходные с простейшими.

Актиномицеты - хорошо разветвленный мицелий. Размножение спорами или мицелием

Риккетсии - (0, 2-0, 3 х 40 мкм) по морфологии близки к бактериям, но являются строгими внутриклеточными паразитами. Существует 4 морфотипа - кокковидные, короткие или длинные палочки, нитевидные формы.

Микоплазмы - (125-250 нм), очень мелкие, полиморфные. Отсутствует регидная клеточная стенка, существует ограничительная мембрана. Имеют вид сферических тел, бус или нитевидных ветвистых форм.

Окраска по Граму

бактерия бацилла клетка палочковидный

Деление бактерий на грамположительные и грамотрицательные было предложено Гансом Христианом Иохимом Грамом (1884). Генциан-виолет с йодом образует соединение нерастворимое в воде, плохо растворимое в спирте. При окраске клетки так называемые грамположительные бактерии удерживают соединение и остаются окрашенными после воздействия спиртом, грамотрицательные - обесцвечиваются и их можно окрасить контрасным веществом (напримур, фуксином, тогда клетки выглядят красными).

Строение бактериальной клетки

Компоненты клетки

Обязательные компоненты:

цитоплазма

рибосомы

бактериальное ядро (различия в соотношении гуанина и цитозина в различных группах бактерий позволяет проводить таксономию бактерий)

плазматическая мембрана

клеточная стенка

Дополнительные структуры:

жгутики

реснички

включения в цитоплазму

капсулы

споры

Отличительные особенности прокариот

· Размер клетки 1-5 мкм, диаметр 0, 5 мкм

· Компартментализация слабо выражена (отсутствие внутриклеточных мембран), наличие существует в зачаточном состоянии виде выпячиваний в цитоплазму - мезосомы.

· Рибосомы мелкие 70S

· Кольцевая ДНК, гистоны отсутствуют

· Наличие плазмид - кольцевых мелких ДНК

· Бинарное деление, у многих образуются скопления, не распадающиеся группы клеток

· Делению предшествует короткая бинарная стадия

· Клеточная стенка (исключение - микоплазмы)

· Муреин клеточной стенки, D-аланин, D-глутаминовая кислота

· Виды движения - плавание, скольжение

· Наличие жгутиков с 1 скрученной фибриллой- белок флагеллин (существуют как подвижные тиак и неподвижные бактерии, у которых нет жгутиков)

Клеточная стенка

Функции: обеспечение формы клетки, защитная

Свойства: в отличии от мембаны проницаема для солей и других низкомолекулярных соединений

Основные компоненты::

Пептидогликан ответственен за поддержание специфической формы бактерий и выдерживает внутриклеточное давление, достигающее несколькоих атмосфер. Пептидогликан состоит из параллельных полисахаридных цепей, образующих вокруг микробной клетки каркас, жесткость которого обеспечивается параллельными сшивками. Поперечные сшивки формируются за счет замыкания ковалентных связей между боковыми цепями аминокислотной природы, отходящими под прямым углом от основных цепей. Замыкание поперечных сшивок обеспечивают специальные ферменты. Функцию этих ферментов специфически подавляют беталактамные антибиотики. Благодаря способности связываться с пенициллином ферменты получили название пенициллинсвязывающих белков (ПСБ).

Функция тейхоевых кислот не установлена, в тоже время эти вещества способны индуцировать воспалительную реакцию в макроорганизме.

Липополисахариды (ЛПС) - компоненты клеточной стенки грамотрицательных бактерий

Фрагменты:

· Консервативная структура Липид А - практически одинаковый у всех грам/-/

· Оносительно консерватиная полисахаридная структура (коровая зона)

· Высоковариабельная - полисахаридная О-цепь, уникальная для вида

ЛПС (липид А) - играет роль в патогенезе системной воспалительной реакции, является стимулятором продукции противовоспалительных цитокинов (IL-1, Il-6, фактора некроза опухолей)

Клеточная стенка грамположительных микроорганизмов

· Муреиновый мешок (сеть составляет 30-70% вещества клеточной стенки) представляет собой пептидогликан. Муреин - гетерополимер, чередование N-ацетилглюкозаминина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных b-1, 4-гликозидной связью.

· LL-диаминопимелиновая кислота, L-лизин

· Пептидные мостики

· Видоспецифичный каркас по аминокислотам

· Между полисахаридами ковалентная связь

· Не высокое содержание белков

· Наличие тейхоевой кислоты (глицерол-фосфатные мостики для связи с муреином)

Клеточная стенка грамотрицательных микроорганизмов

· Один слой муреина (10% вещества клеточной стенки)

· Видоспецифичность каркаса отсутствует

· Между полисахаридами ковалентная связь

· Высокая плотность липопротеидов

· Снаружи каркаса липополисахариды

· Наличие ионов кальция

Разрушение клеточной стенки под действием химических веществ (преимущественное действие на грамположительных бактерий

Лизоцим разрушает мурамовый мешок.

Пенициллин нарушает образование клеточной стенки, препятствуя поперечной сшивке молекул.

Объяснение механизмов, лежащих в основе окраски по Граму

Объяснение 1. Если после первого этапа окраски (краситель генциан-виолет) добавить лизоцим - вещество разрушающее клеточную стенку, протопласт остается окрашенным, следовательно, окрашенный комплекс находится на поверхности протопласта и у грамположительных бактерий удерживается за счет клеточных стенок, у грамотрицательных клеточные стенки не обладают таким свойством. В последующем было показано, что характер окраски полностью коррелирует с особенностями строения клеточной оболочки.

Объяснение 2. Считается, что кристаллический фиолетовый более прочно удерживается в гидрофильной области многослойного пептидогликана и тейховых кислот грамположительных бактерий и медленнее вымывается при обесцвечивании органическими растворителями. Вымывание же из липофильной наружной мембраны грамотрицательных бактерий происходит очень быстро, микроорганизмы утрачивают цвет, а при обработке сафронином (фуксином) обретают красное окрашивание. Следовательно, наиболее критичным этапом окрашивания является обесцвечивание, что может стать причиной грамвариабельности при окрашивании по Граму:

Для многих микроорганизмов на разных этапах роста характер реального окрашивания может не соответствовать строению клеточной стенки. Возможны также пародоксальные ситуации, так Mobiluncus выглядит как грамотрицательный микроорганизм, имея строение клеточной стенки как у грамотрицательных бактерий.

Строение бактерий при продольном срезе

Грамположительные бактерии:

· Цитоплазма

· Цитоплазматическая мембрана, представляющая собой липидный бислой

· Многослойный пептидогликан - каркасная структура - параллельные цепи молекул аминосахаров, связанные поперечными сшивками пептидной природы

· Слой тейхоевых кислот (липотейхоевых, тейхуроновых)

· Аморфная полисахаридная капсула крахмалоподобной природы

Грамотрицательные бактерии:

· Цитоплазма

· Цитоплазматическая мембрана, представляющая собой липидный бислой

· Однослойный пептидогликан

· Внешная мембрана. По химической природе является липополисахаридом (ЛПС-биологический полимер, состоящий из липидного фрагмента и полисахаридной цепи). ЛПС слой непроницаем для гидрофильных веществ, их транспорт осуществляется через пориновые каналы Порины - каналы, заполненные водой, пропускающие гидрофильные низкомолекулярные соединения

Внутреннее строение бактерий

В цитоплазме находятся органеллы, синтезирующие белок - рибосомы, а также нуклеиновые кислоты.

Генетическую информацию несет ДНК. Бактериальная ДНК существует в виде хромосомы и плазмид. Бактериальная хромосома представляет собой кольцевую ДНК. В состав хромосомы входят жизненноважные гены, определяющие уникальность данного вида. В отличие от эукариотической клетки бактериальная не окружена специльной мембраной, т.е. истинное ядро отсутствует. Длина бактериальной хромосомы прмерно в 1000 раз превосходит длину клетки, при этом она занимает незначительный объем цитоплазмы. Это достигается за счет компактной пространственной организации хромосомы, осуществляемой сложным аппаратом. Важную роль в этом играет топоизомеразы (ДНК-гираза и топоизомераза IV).

Плазмиды представляют собой кольцевые ДНК меньших размеров. Их относят к подвижным генетически элементам, т.е. они могут передаваться между бактериями. Этот процесс является одним из основных путей генетического обмена у бактерий. Плазмиды не являются обязательным компонентом микробной клетки. В состав плазмид входят гены, определяющие устойчивость бактерий к факторам внешней среды, в т.ч. к антибиотикам, вирулентность и другие свойства не являющиеся жизненноважными, но обеспечивающие их обладателю определенные преимущества.

Синтез белка происходит на рибосомах. Бактериальные субединицы 50S и 30S (70S). Рибосомы состоят из РНК и белка и отличаются по структуре и размером от эукариотических. Входящие в состав рибосом РНК явяляется одним из наиболее консерватиных элементов клетки. Изучение 16S рРНК составляет основу геносистематики не только бактерий, но и всех живых существ. Изучение структуры позволяет оценить степень родства микроорганизмов и построить родственное дерево их эволюции. Чем выше степень гомологии, тем они эволюционно и таксономически ближе. Например, c E.coli и Shigella sp. можно рассматривать как один вид.

Дополнительные структуры

Капсулы и слизь - полисахариды. При большом количестве сахарозы в среде обитания возрастает образование слизи на поверхности клеток

Влагалища - трубковидные чехлы нитчатых бактерий (Leptotrix) У некоторых способствует передвижению

Капсула - слизистый слой в отличие от слизи прочно связанный с клеткой. Синтезируется из дисахаридов внеклеточными ферментами, состав ее не зависит от субстрата. У патогенных бактерий капсула рассматривается как защитное приспособление: капсула возникает при нахождении бактерии в организме хозяина и препятствует фагоцитозу (пример, пневмококк, сибириязвенная палочка). Некоторые бактерии способны образовывать ее при росте на питательных средах.

Жгутики и подвижность

Хемотаксис - прямолинейное движение и кувыркание, реакция не зависит от способности микроорганизма утилизировать данный субстрат

Наличие, число, расположение жгутиков является таксономически важным признаком.

Монотрихи - один жгутик на одном из концов клетки

Политрихи - несколько жгутиков

Амфитрихи - по одному жгутику на концах

Лофотрихи - пучок жгутиков на одном конце

Перитрихи - большое количество по всей периферии клетки

Фибрии или пили. F-типа по 1-2 на клетку

Запасные вещества (включения в цитоплазму): крахмал, гликоген, жироподобные вещества, нейтральные жиры (в вакуолях дрожжей до 80%, микобактерии - до 40% воск - сложные эфиры), сера, полифосфаты - зерна валютина (дифференциально-диагностический признак дифтерийной палочки)

Газовые вакуоли

Эндоспоры - образуются при неблагоприятных условиях, способность к спорообразованию, расположение спор является квалифицирующим признаком..

Неспорообразующие палочки

бактерии

Спорообразующие палочки

бациллы

клостридии

Пример спорообразующих палочек: палочка сибирской язвы, возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены

Процесс спорообразование связан с увеличением количества белка, образованием дипиколиновой кислоты, присоединением ионов кальция. Происходит неравномерное деление клетки, часть протоплазмы отрывается, образуя две плазматические мембраны, внутрь откладывается кортекс- многослойный пептидогликановый комплекс. Процесс спорообразования заканчивается отмиранием вегетативной формы.

Отличие споры от вегетативной формы: наличие плотной оболочки, высокая плотность, содержание липидов, меньшее количество воды. Обменные процессы не протекают и спора годами находится в состоянии анабиоза. Попадая в благоприятные условия прорастает в вегетативную форму.

Форма, величина и расположение спор являются характерными особенностями вида. Классификация спор по расположению: центральные, субтерминальные, терминальные.

Пигменты:

Функция: защита от света, ультрафиолета, вторичные метаболиты

Литература

1. Г.Г. Шлегель Общая микробиология: Пер. с нем. - М.: Мир, 1987.

С.В. Сидоренко Место бактерий в живой природе /Инфекции и антимикробная терапия №2.- Т. 2. - 2000. С.61-65

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Систематика микроорганизмов по фенотипическим, генотипическим и филогенетическим признакам. Отличия прокариот и эукариот, анатомия бактериальной клетки. Морфология микроорганизмов: кокки, палочки, извитые и нитевидные формы. Генетическая система бактерий.

    презентация [6,4 M], добавлен 13.09.2015

  • Классификация бактерий, их рост и способы размножения, морфологические и культуральные признаки. Строение бактериальной клетки. Клеточная стенка прокариот. Химизм спиртового брожения. Технология получения этилового спирта, пива, вина и пекарских дрожжей.

    реферат [690,6 K], добавлен 04.07.2015

  • История открытия микроорганизмов. Клеточная стенка — структурный элемент бактериальной клетки, ее строение у грамотрицательных и грамположительных бактерий. Состав гомогенного слоя клеточной стенки. Функция пептидогликана; периплазматическое пространство.

    реферат [1,8 M], добавлен 15.05.2012

  • Места обитания бактерий. Строение бактерий. Размеры, форма бактерий. Строение бактериальной клетки. Процессы жизнедеятельности бактерии: питание, размножение, спорообразование. Значение бактерий в природе и жизни человека.

    реферат [29,9 K], добавлен 05.10.2006

  • Группа микроскопических одноклеточных организмов-прокариотов. Микроскопические методы исследования микроорганизмов. Формы, строение и химический состав бактериальной клетки. Функции поверхностных структур. Дыхание, питание, рост и размножение бактерий.

    презентация [3,8 M], добавлен 24.01.2017

  • Формы и размеры бактериальных организмов и их краткая характеристика. Строение бактериальной клетки, движение бактерий. Спорообразование и его биологическая роль, размножение бактерий. Передача признаков с помощью процессов трансдукции и трансформации.

    лекция [25,5 K], добавлен 25.03.2013

  • Особенности строения клеток бактерий, постоянные и непостоянные компоненты бактериальной клетки и принципы их окраски по Граму. Пропионово-кислое брожение и способы питания микроорганизмов. Санитарная оценка масла по микробиологическим показателям.

    контрольная работа [26,8 K], добавлен 21.10.2010

  • Химический состав бактериальной клетки: вода, белки, жиры, углеводы и минералы. Основные типы питания. Механизмы обмена веществ, ферменты. Дыхание: аэробы и анаэробы; редокс-потенциал. Рост и размножение, репликация ДНК. Некультивируемые формы бактерий.

    презентация [2,4 M], добавлен 03.04.2012

  • Видоизменения мицелия в процессе приспособления к различным наземным условиям обитания. Размножение, питание и классификация грибов, их значение в биосфере и народном хозяйстве. Строение клетки гриба и бактериальной клетки, жизнедеятельность грибов.

    реферат [198,1 K], добавлен 05.06.2010

  • Субклеточные структуры растительной клетки. Клеточная стенка и ее химический состав. Одревеснение, опробковение и кутинизация клеточной стенки. Ослизнение и минерализация клеточной стенки. Формирование рост и функции клеточной стенки.

    реферат [33,9 K], добавлен 16.01.2009

  • Задачи физиологии микроорганизмов. Анализ химического состава бактериальной клетки. Особенности и механизмы питания аутотрофных и гетеротрофных бактерий, их ферменты, процесс дыхания и размножения. Наследственность и генетические рекомбинации у бактерий.

    реферат [21,1 K], добавлен 29.09.2009

  • Изучение предмета, основных задач и истории развития медицинской микробиологии. Систематика и классификация микроорганизмов. Основы морфологии бактерий. Исследование особенностей строения бактериальной клетки. Значение микроорганизмов в жизни человека.

    лекция [1,3 M], добавлен 12.10.2013

  • Споры – форма бактерий с грамположительным типом строения клеточной стенки. Роль спорообразования бактерий и грибов для практики. Строение и особенности химического состава бактериальной споры. Микробиологическое обоснование пастеризации и стерилизации.

    контрольная работа [223,5 K], добавлен 02.10.2011

  • Характеристика строения бактериальной клетки. Механизмы поступления питательных веществ к клетку. Описание биохимической структуры микроорганизмов. Генетический материал бактерий, изображение их ядерной структуры. Симбиотические отношения микроорганизмов.

    курсовая работа [391,9 K], добавлен 24.05.2015

  • Слоистые каменные структуры (строматолиты) - результат жизнедеятельности бактерий как древнейшей группы организмов. Изучение бактерий, форма и строение бактерий, их размеры и распространение. Классификация бактерий по способу питания, размножение.

    презентация [661,9 K], добавлен 14.10.2011

  • Прокариоты - доядерные организмы, не обладающие типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом. История открытия и строение бактерий. Экологические функции бактерий. Бактерии как возбудители многих опасных заболеваний. Значение бактерий в природе.

    презентация [5,4 M], добавлен 04.09.2011

  • Обобщение факторов, от которых зависит рост и размножение микроорганизмов, то есть увеличение количества химических компонентов микробной клетки. Изучение понятия бактериальной массы, которая выражается плотностью бактерий. Завершенное деление клетки.

    реферат [19,9 K], добавлен 10.05.2012

  • Строение животной клетки. Основные положения клеточной теории, понятие про прокариоты и эукариоты. Структура цитоплазмы и эндоплазматический ретикулум. Хромосомный набор человека. Способы деления клетки (амитоз, митоз и мейоз) и ее химический состав.

    презентация [3,1 M], добавлен 09.10.2013

  • Наследственность и генетические рекомбинации у бактерий. Химический состав, размножение и особенности питания бактериальной клетки. Ферменты микроорганизмов. Мутация, молекулярные изменения в хромосоме. Деление стафилококка путем врастания перегородок.

    презентация [2,4 M], добавлен 23.02.2014

  • Реснички как органеллы, представляющие собой тонкие волосковидные структуры на поверхности эукариотических клеток. Строение и механизм работы ресничек. Субкультуры жгутиков бактерий: филамент, крюк. Траектория движения эвглены. Механизм движения клетки.

    реферат [641,4 K], добавлен 19.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.