Строение бактериального жгутика

·Бактериальный жгутик – полая белковая структура спиралевидной формы (флагеллин).

·Жгутики можно опосредованно видеть в световой микроскоп (темнопольная микроскопия).

· Детали строения жгутика – видны только в электронном микроскопе.

Жгутики бактерий состоят из трёх субструктур:

• Нить филамента (фибрилла, пропеллер за пределами клетки) — полая белковая нить толщиной 10—20 нм и длиной 3—15 мкм, состоящая из флагеллина, 11 овальных субъединиц несократимых белков которого уложены под углом 45 по спирали и выполняют механическую функцию. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от плазматической мембраны. По полости к собираемому в настоящий момент участку переносятся субъединицы флагеллина.

• Крюк — более толстое, чем филамент (20—45 нм), Крюк находится за пределами клетки; Состоит из 22 молекул белка.; Крюк поддерживает нить; Крюк, присоединяясь к БТ, определяет работу нити жгутика.

• Базальное тело (трансмембранный мотор)

БТ–основной генератор движения жгутика.

БТ встроено в клеточную стенку бактерии.

БТ состоит из нескольких дисков.

У Гр(-) бактерий – 4 диска.

Гр(+) - 3 диска.

Диски - белковые структуры.

Работа жгутиков

· Жгутик вращается за счет движения крюка.

· Вращение крюка происходит за счет ПДС.

· Н⁺ с внешней мембраны по системе дисков проходят до нижнего СМ-диска.

· отрицательно заряженные АК и белки за счет Н+ заряжаются положительно.

· При перескакивании Н+ происходит поворот жгутика.

· После поворота с карбоксильных групп АК Н+ уходят в цитоплазму.

· У бактерий могут быть разные типы жгутиков, работающие за счет Н⁺, или ионов Na⁺.

· Жгутик - мотор, работающий на Н⁺, или ионах Na⁺, а не на электронах.

Работа

· Жгутик работает как винт или пропеллер.

· Скорость вращения крюка – 300 об/сек

· Ср. скорость движения – 100 мкм/сек

· Самый быстрый пловец в мире МО – Vibrio cholerae

- 72 cм/час

· В сравнении с человеком - 100 км/час

Включения в цитоплазме бактерий

· В цитоплазме бактерий могут находиться включения - нерастворимые продукты клеточного метаболизма.

· Основная функция: запасание питательных веществ,

· хранение метаболитов при их избыточном образовании.

· Клеточные включения не имеют существенного значения для метаболизма, но обеспечивают преимущество на отдельных стадиях роста и в особых условиях обитания.

· Часто включения составляют значительную долю бактериальных клеток.

Включения могут иметь различную химическую природу:

· Полисахариды

· Полифосфатные гранулы – волютин

· Глобулы серы

· Глобулы жирных полигидроксикислот

· Белки

Особенности размножения бактерий

· У всех живых организмов рост клеток – это увеличение массы с последующим делением и образованием двух идентичных клеток.

Вегетативный клеточный цикл (ВКЦ)

· Период от деления до деления называется – вегетативным клеточным циклом (ВКЦ)

· ВКЦ включает несколько этапов:

· Репликация ДНК – удвоение генетического материала

· Расхождение двух наборов хромосом

· Деление клетки

Особенности клеточного цикла прокариот

· ВКЦ прокариот и эукариот во многом сходен.

· Однако есть отличие:

· Во время быстрого роста в одной бактериальной клетке может происходить 2 - 3 цикла репликации хромосом одновременно.

Этапы клеточного цикла E.coli

· До начала деления клетка накапливает массу и объем.

· Затем наступает период деления:

· репликация ДНК – 42 мин.

· расхождение дочерних хромосом - 64-67 мин.

· Главное условие деления клетки - удвоение ДНК!!!

Начальные стадии репликации ДНК

· Наиболее изучен первый этап клеточного цикла – репликация ДНК

· репликация ДНК включает 3 этапа:

1. инициация

2. элонгация

3. терминация

Инициация репликации

Включает 3 стадии:

1.Узнавание точки начала

репликации - oriC

2.Синтез РНК-затравки

3.Связывание ДНК-хеликазы с матрицей

4. Связывание SSB-белков с матрицей

Элонгация

· рост реплицирующегося фрагмента (репликона).

· 1-я цепь (ведущая) – синтезируется непрерывным способом.

· 2-я цепь (отстающая) – синтезируется прерывисто путем образования фрагментов Оказаки (сшиваются лигазой).

· За синтез отвечают холоферменты (от англ. – объединяющие):

· ДНК-полимераза I

· ДНК-полимераза III

Терминация

· окончание процесса синтеза, т.е. завершение репликации - в точке terC.

· после завершения репликации бактерия переходит к следующему - 2-му этапу клеточного цикла -

Расхождению хромосом

· в процессе репликации и разделения цепей ДНК происходит их конденсация и суперспирализация

· непосредственно после завершения репликации 2 дочерние хромосомы спутаны и сцеплены

· чтобы разделиться они должны быть расцеплены

· затем хромосомы расходятся в стороны – в центры будущих дочерних клеток