5. Основные формы бактерий. Морфология, ультраструктура, химический состав бактериальной клетки. Основные отличия прокариотов от эукариотов. Протопласты, сферопласты, l-формы бактерий.

ФОРМЫ, РАЗМЕРЫ:

• Шаровидные (кокки) – похожи на шар размером 0,5-1 мкм, но бывают овальные, плоские или слегка вытянутые

• диплококки (располагаются попарно)

• стрептококки (располагаются в виде цепочки)

• стафилококки (располагаются в виде гроздьев винограда)

• тетракокки (располагаются по четыре)

• сарцины (располагаются в виде пакетов; пакетообразные кокки)

• Палочковидные (цилиндрические) – бактерии имеют форму прямого цилиндра. Размеры – от 0,5 до 2 мкм в поперечнике и от 1 до 10 мкм в длину.

• бациллы – диаметр споры не превышает диаметр поперечного сечения бактерии (спора меньше палочки)

• клостридии – диаметр споры превышает диаметр поперечного сечения бактерии (спора больше палочки)

Палочковидные бактерии могут располагаться попарно – это диплобактерии (диплобациллы) и в виде цепочки – стрептобактерии (стрептобациллы)

• Извитые (спиралевидные) формы

• вибрионы – по форме напоминают изогнутую палочку или запятую. Есть только один завиток. Они имеют один или несколько жгутиков на одном (или двух) полюсах клетки

• спириллы – извитые формы, имеющие обычно 2-4 завитка и жгутики на обоих полюсах клетки (амфитрихии) (больше одного завитка)

• спирохеты – извитые формы, образующие от 5 до 12 завитков и более. У спирохет структуры, ответственные за движение – фибриллярные нити, находятся в периплазматическом пространстве – между ЦПМ и клеточной стенкой. Они построены из сократительного белка – аналога флагеллина

• боррелии (до 5-6 завитков с большой амплитудой)

• трепонемы (10-12 витков с маленькой амплитудой, что придает штопорообразную форму)

• лептоспиры (много витков со вторичными перетяжками, которые придают форму «крючков» на концах спирохеты)

ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ	ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ
кокки
стафилококки, стептококки, пневмококки	гонококки, менингококки, вейлонеллы
палочки
бацилл, клостридий, коринебактерий, микобактерий, бифидобактерий	большинство палочковидный форм, кроме ... (Грам+ палочки)
извитые формы
	все вибрионы, кампилобактерии, спириллы и спирохеты
другие формы бактерий
актиномицеты	риккетсии, хламидии

ГРАМ+: «спиртоустойчивая» клеточная стенка, содержащая около 40 слоев пептидогликана и тейхоевые кислоты - полимеры известного состава; опорная, транспортная, рецепторная, антигенная функция, устойчивость к обесцвечиванию спиртом в теч. 40 сек.

ГРАМ-: «спирточуствительная» клеточная стенка, содержащая около 1-4 слоя пептидогликана, липопротеины, наружную мембрану, состоящую из фосфолипидов, ЛПС комплекса белков - поринов; опорная, транспортная, рецепторная, антигенная (О и К антигены) функция, обесцвечивание спиртом в течении 40 сек.

Постоянные структуры: Клеточная стенка, Цитоплазматическая мембрана, Цитоплазма, Рибосомы, Мезосомы, Нуклеоид

Непостоянные структуры – ЗАВИСЯТ ОТ УСЛОВИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ БАКТЕРИИ: Капсула, Жгутики, Споры, Включения, Пили, Плазмиды

Химический состав микробов:

• вода - 80—90 % от общей массы;

• сухой остаток –10 % от массы микробной клетки (52 % составляют белки, 17 % — углеводы, 9 % - липиды, 16 % - РНК, 3 % - ДНК, 3 % — минеральные вещества)

ВОДА: Вода в клетке находится в свободном или связанном состоянии. Она выполняет механическую роль в обеспечении тургора. Участвует в гидролитических реакци­ях. Удаление воды из клетки путем высушивания приводит к приостановке процессов метаболизма, прекращению размножения.

БЕЛКИ: Белки являются ферментами. Так же белки являются со­ставной частью клетки, входят в состав: цитоплазматической мембраны (ЦПМ) и ее произ­водных, клеточной стенки, жгутиков, спор и некоторых капсул. Некоторые бактериальные белки являются антигенами и токсинами бак­терий. В состав белков бактерий входят от­сутствующие у человека Д-аминокислоты, а также диаминопимелиновая кислота

УГЛЕВОДЫ: Углеводы представлены в бактериальной клетке в виде моно-, ди-, олигосахаров и полисахаридов, а также входят в состав ком­плексных соединений с белками, липидами и другими соединениями. Полисахариды находятся в составе некоторых капсул, клеточной стенки; крахмал и гликоген являются запасными питательными веществами. Некоторые полисахариды принимают участие в форми­ровании антигенов

ЛИПОИДЫ: Липиды или жиры входят в состав: ЦПМ и ее производных, клеточной стенки грамотрицательных бактерий, служат запасными веществами, входят в состав эн­дотоксина грамотрицательных бактерий, в составе ЛПС формируют антигены.

ДНК: ДНК вьполняет в бактериальной клетке на­следственную функцию. Молекула ДНК постро­ена из двух полинуклеотидных цепочек. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара - дезоксирибозы и фосфатной группы.

Азотистые основания:

• Пуриновые: аденин, гуанин

• Пиримидиновые: тимин, цитозин

Соотношение (Г+Ц)/(А+Т) является стабильным признаком для каждого рода и вида.

РНК: В бактериальной клетке присутствуют все типы РНК: матричная(мРНК) или мессенжер-РНК; рибосомальная (рРНК); транспортная (тРНК)

РНК- полимеры нуклеотидов, в состав которых входят азотистые основания: пуриновые- аденин, гуанин, пиримидиновые-цитозин, урацил

Отличия от ДНК:

• Сахар - рибоза, у которого есть дополнительная гидроксильная группа. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, т.е. уменьшает стабильность молекулы РНК;

• Нуклеотид комплементарный аденину в РНК не тимин, а урацил;

• Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные;

Соотношение (Г+Ц)/(А+У) является постоянным

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА: Минеральные вещества обнаруживаются в золе, полученной после сжигания клеток. В большом количестве представлены мине­ральные вещества: N, S, Р, Са, К, Mg, Fe, Mn, а также микроэлементы: Zn, Сu, Со, Ва.

• Азот входит в состав белков, нуклеотидов, коферментов.

• Сера входит в виде сульфгидрильных групп в структуру белков.

• Фосфор в виде фосфатов представлен в нуклеиновых кислотах, АТФ, коферментах.

В качестве ак­тиваторов ферментов используются ионы Mg, Fe, Мn. Ионы К и Mg необходимы для акти­вации рибосом. Са является составной частью клеточной стенки грамположительных бакте­рий.

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Клеточное ядро	Нет	Есть
Мембранные органоиды	Нет. Их функции выполняют впячивания клеточной мембраны, на которых располагаются пигменты и ферменты.	Митохондрии, пластиды, лизосомы, ЭПС, комплекс Гольджи
Оболочки клетки	Более сложные, бывают различные капсулы. Клеточная стенка состоит из муреина.	Основной компонент клеточной стенки целлюлоза (у растений) или хитин (у грибов). У клеток животных клеточной стенки нет.
Генетический материал	Существенно меньше. Представлен нуклеоидом и плазмидами, которые меют кольцевую форму и находятся в цитоплазме.	Объем наследственной информации значительный. Хромосомы (состоят из ДНК и белков). Характерна диплоидность.
Деление	Бинарное деление клетки.	Есть митоз и мейоз.
Многоклеточность	Для прокариот не характерна.	Представлены как одноклеточными, так и многоклеточными формами.
Рибосомы	Мельче	Крупнее
Обмен веществ	Более разнообразный (гетеротрофы, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие различными способами автотрофы; анаэробное и аэробное дыхание).	Автотрофность только у растений за счет фотосинтеза. Почти все эукариоты аэробы.
Происхождение	Из неживой природы в процессе химической и предбиологической эволюции.	От прокариот в процессе их биологической эволюции.

БАКТЕРИИ, ЛИШЕННЫЕ КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ:

• Протопласты - бактерии, полностью лишены клеточной стенки. Образуются из Грам + бактерий;

• Сферопласты - бактерии с частично сохранившейся клеточной стенкой. Образуются из Грам-;

• L- формы бактерий - это бактерии полностью или частично утратившие клеточную стенку, но способны к размножению. Свойства: постепенное превращение из грамположительных в грамотрицательные; изменение антигенных свойств; снижение вирулентности (степень патогенности данного штамма микроорганизма); способность к длительной персистенции (способность патогенных видов микроорганизмов к длительному выживанию (переживанию) в организме хозяина); способность при неполной утрате синтеза клеточной стенки к возврату в исходную форму.