Строение бактериальной клетки

Клеточная стенка

Бактерии не имеющие клеточной стенки

Своеобразным строением и составом клеточной стенки характеризуются археи, которые не синтезируют пептидогликан, но некоторые из них образуют псевдомуреин.

Клеточная стенка — сложная многослойная структура, которая выполняет в клетке множество функций. Эта высокоорганизованная клеточная органелла является механически стабилизированной и противостоит высокому осмотическому (тургорному) давлению.

Бактерии обычно имеют ригидную клеточную стенку, основным опорным элементом которой является муреин — поперечносшитый биополимер, гетерополисахарид, формирующий замкнутый мешок, полностью покрывающий клетку снаружи. Муреиновый мешок не только стабилизирует клеточную мембрану, но и сохраняет неизменной форму клетки.

Схема строения пептидогликана (муреина)

периодическая последовательность двух аминосахаров N-ацетилглюкозамина(NAG) N-ацетилмурамовойкислоты (NAM),

сшитых между собой гликозидными связями.

Пептидогликановый слой клетки прошит в поперечном направлении еще одним полимером — тейхоевыми кислотами, полифосфатами, образованными на основе глицерола или рибитола с большим количеством разнообразных заместителей (D-аланин, L-серин, глицин, глюкоза, N- ацетилглюкозамин).

Тейхоевые кислоты придают муреиновому мешку определенную степень свободы при растяжении и сжатии и действуют наподобие пружин.

Муреин достаточно эластичен и может под действием внешних факторов растягиваться и сжиматься.

Пептидогликановый слой обладает селективностью по отношению к молекулам с большой молекулярной массой. Подсчитано, что наибольший размер отверстия позволяет проникать молекулам сравнительно невысокой молекулярной массы. Следовательно, макромолекулы с большими молекулярными массами не могут преодолеть барьер проницаемости муреина, поэтому для сборки внеклеточных структур (жгутики, пили) или для переноса ДНК при конъюгации необходимо действие специфических гидролаз муреина, которые локально расширяют отверстия для прохода больших молекул.

Структура грамотрицательной клеточной стенки

Грамотрицательные бактерии обладают более сложной клеточной оболочкой, имеющей внешнюю мембрану, в которой внутренний слой состоит из фосфолипидов, а внешний — из липополисахаридов. Между цитоплазматической и внешней мембранами возникает уникальное образование, называемое периплазматическим пространством (периплазмой). Муреиновый мешок таких бактерий встроен в периплазму и состоит всего лишь из одного слоя (толщина ~3 нм). ВМ и муреиновый слой соединены липопротеином. ВМ содержит белки-порины, формирующие поры.

Внешняя мембрана - дополнительный барьер проницаемости, который приводит к тому, что для грамотрицательных бактерий необходимо применять более высокие минимальные концентрации действующих на них антибиотиков по сравнению с грамположительными бактериями.

По сравнению с ЦПМ внешняя мембрана более инертна метаболически и содержит ограниченное число основных видов белка. Это белки-порины, а также ряд белковых молекул, обеспечивающих обмен клетки с окружающей средой, сборку поверхностных структур, конъюгацию и секрецию белков.

Клеточная стенка — важный структурный элемент бактериальной клетки, располагающийся между цитоплазматической мембраной и капсулой; у бескапсульных бактерий — это внешняя оболочка клетки.

Она обязательна для всех прокариот, за исключением микоплазм и L-форм бактерий. Выполняет ряд функций:

защищает бактерии от осмотического шока и других повреждающих факторов,

определяет форму бактерий,

участвует в метаболизме;

у многих видов патогенных бактерий токсична, содержит поверхностные антигены, а также несет на поверхности специфические рецепторы для фагов;

в клеточной стенке бактерий имеются поры, которые участвуют в транспорте экзотоксинов и других экзобелков бактерий.