Строение бактериальной клетки. Обязательные и необязательные органоиды.

Обязательными органоидами являются: нуклеоид, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, лизосома, рибосомы.

Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются: плазмида (R), включения, капсула (или микрокапсула), жгутики, пили, фимбрии.

1.) В центре бактериальной клетки находится нуклеоид - ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделён от цитоплазмы ядерной мембраной. Функции: контролирует признаки и свойства клетки, участвует в передаче генетической информации, внехромосомные участки ДНК называются плазмидами.

2.) Цитоплазма - сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зёрна волютина, гликогена, гранулезы и др.), рибосомы и другие элементы белоксинтезирующей системы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате инвагинации цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).

3.) Цитоплазматическая мембрана ограничивает с наружной стороны цитоплазму, имеет трехслойное строение и выполняет ряд важнейших функций - барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы - дыхательные, окислительно-восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки).

4.) Клеточная стенка - присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других, не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего, обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. В составе - два основных слоя, из которых наружный - более пластичный, внутренний - ригидный.

Значение клеточной стенки:

- сохраняет и придаёт форму; - регулирует осмотическое давление внутри клетки; - обеспечивает взаимосвязь с внешней средой; - участвует в регуляции обмена веществ; - антигенная функция; - рецепторная функция; - косвенно участвует в регуляции роста и деления.

5.) Рибосомы – состоят из двух субъединиц. Отвечают за синтез белка.

6.) Мезосомы – являются производными цитоплазматической мембраны. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

7.) Капсула – дополнительная поверхностная оболочка. Образуется при попадании бактерий в макроорганизм. Она защищает микробную клетку от фагоцитоза, от антител.Выделяют микрокапсулу, выявляемую при электронной микроскопии в виде слоя микрофибрилл, и макрокапсулу, обнаруживаемую при световой микроскопии. Капсула является защитной структурой (прежде всего от высыхания), у ряда микробов - фактором патогенности, препятствует фагоцитозу, ингибирует первые этапы защитных реакций - распознавание и поглощение. У сапрофитов капсулы образуются во внешней среде, у патогенов - чаще в организме хозяина. Существут ряд методов окраски капсул в зависимости от их химического состава. Капсула чаще состоит из полисахаридов (наиболее распространенная окраска - по Гинсу), реже - из полипептидов.

8.) Фимбрии или реснички - короткие нити, в большом количестве окружающую бактериальную клетку, с помощью которых бактерии прокрепляются к субстратам (например, к поверхности слизистых оболочек). Таким образом, фимбрии являются факторами адгезии и колонизации.

9.) F-пили (фактор фертильности) - аппарат конъюгации бактерий, встречаются в небольшом количестве в виде тонких белковых ворсинок.

11. Основные отличия Грам «+» и Грам «-» бактерий. Механизм окраски по Граму.

Основное химическое соединение клеточной стенки, которое специфично только для бактерий - пептидогликан (муреиновые кислоты). От структуры и химического состава клеточной стенки бактерий зависит важный для систематики признак бактерий - отношение к окраске по Граму. В соответствии с ним выделяют две большие группы - грамположительные (“ грам+ ”) и грамотрицательные (“ грам- “) бактерии. Стенка грамположительных бактерий после окраски по Граму сохраняет комплекс йода с генциановым фиолетовым (окрашены в сине-фиолетовый цвет), грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс и соответствующий цвет после обработки и окрашены в розовый цвет за счет докрашивания фуксином.

Особенности клеточной стенки грамположительных бактерий: мощная, толстая, несложно организованная клеточная стенка, в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов (ЛПС), часто нет диаминопимелиновой кислоты.

Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий: клеточная стенка значительно тоньше, чем у грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды, диаминопимелиновую кислоту. Устроена более сложно, имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная.

При обработке грамположительных бактерий ферментами, разрушающими пептидогликан, возникают полностью лишенные клеточной стенки структуры - протопласты. Обработка грамотрицательных бактерий лизоцимом разрушает только слой пептидогликана, не разрушая полностью внешней мембраны; такие структуры называют сферопластами. Протопласты и сферопласты имеют сферическую форму (это свойство связано с осмотическим давлением и характерно для всех безклеточных форм бактерий).

Грам+ бактерии:

- муреиновый слой составляет 80% от массы клеточной стенки; - по Граму они окрашиваются в синий цвет; - клеточная стенка выглядит аморфно.

Грам- бактерии:

- муреиновый слой составляет 20% от массы клеточной стенки; - по Граму они окрашиваются в красный цвет; - клеточная стенка чётко выражена.

Окраска по Граму:

а) на фиксированный мазок накладывают фильтровальную бумагу, пропитаннуюгенциан-фиолетовым, смачивают водой, окрашивают 2 минуты;б) снимают бумагу и наносят на мазок раствор Люголя на 1 минуту, затем красительсливают;в) обесцвечивают мазок 96° спиртом 10-15 секунд (до исчезновения сине-фиолетовых струек);г) промывают мазок водой;д) докрашивают фуксином Пфейффера 30 секунд;е) промывают мазок водой, высушивают фильтровальной бумагой и микроскопируют.

Сущность механизма окраски по Граму заключается в следующем: вначале препарат окрашивают генциан-фиолетовым, а затем раствором Люголя, в результате чего образуется комплекс генциан-фиолетовый + йод, и все клетки окрашиваются в фиолетовый цвет. Последующая обработка спиртом дифференцирует два типа бактерий. У грамположительных бактерий образовавшийся комплекс не вымывается спиртом, что обусловлено прочной связью с тейхоевыми кислотами, плотностью и многослойностью пептидогликана и при докрашивании фуксином Пфейффера они сохраняют фиолетовую окраску. У грамотрицательных бактерий, комплекс генциан-фиолетовый + йод вымывается спиртом, т.к. нет тейхоевых кислот и тонкий слой пептидогликана, поэтому обесцвеченные микробные клетки при окраске фуксином Пфейффера приобретают красный цвет.